1引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)化纖工業(yè)的飛速發(fā)展與進(jìn)步，連續(xù)線聚酯生產(chǎn)也步入了一個(gè)全新的階段。這就要求聚酯生產(chǎn)的工藝方法不斷的完善及設(shè)備運(yùn)行的可靠性不斷提高。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)在整個(gè)聚酯切粒的生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的系統(tǒng)設(shè)備，它們對(duì)切粒生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻水的溫度、壓力按工藝所規(guī)定的要求進(jìn)行恒定并可調(diào)節(jié)；使切處于最佳狀態(tài)下運(yùn)行，并要求給中控室dcs系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

以前傳統(tǒng)的循環(huán)除鹽水控制系統(tǒng)是采用繼電器控制電路，并利用pid調(diào)節(jié)儀表來(lái)控制壓力及水溫，隨著工藝要求的不斷提高傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足。根據(jù)新的工藝要求，我們充分利用可編程控制器（plc）的邏輯控制性、簡(jiǎn)便性和可靠性，將其作為主要的控制元件，設(shè)計(jì)制造出一套使用pid控制器，可控制冷卻水的溫度及壓力，并與中控室進(jìn)行profribus-dp通訊。

2循環(huán)除鹽水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

循環(huán)除鹽水電控系統(tǒng)對(duì)聚合造粒所需冷卻水溫度、壓力、液位、過(guò)濾器報(bào)警信號(hào)等進(jìn)行采集，由可編程控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算后，運(yùn)用pid控制器，再控制調(diào)節(jié)閥、電磁閥、水泵、帶式過(guò)濾器等器件來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻恒溫等控制功能；循環(huán)除鹽水電控系統(tǒng)可與中控室dcs系統(tǒng)由profribus協(xié)議通訊。圖1是循環(huán)除鹽水系統(tǒng)原理圖。水箱中除鹽水由浮球閥根據(jù)液位進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)液。由溫度度傳感器t檢測(cè)管道中水溫，運(yùn)用pid控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥v4調(diào)節(jié)冷凍水的流量使除鹽水溫度始終保持在設(shè)定溫度。帶式過(guò)濾器上有液位傳感器h1，用來(lái)判斷過(guò)濾器是否被堵，當(dāng)過(guò)濾器被堵后，要啟動(dòng)過(guò)濾器電機(jī)拖動(dòng)濾布走動(dòng)，到設(shè)定的時(shí)間后停止。水箱里有低液位傳感器，用于與水泵聯(lián)鎖。為了使除鹽水到達(dá)切粒系統(tǒng)水壓在設(shè)定值，由壓力傳感器p2檢測(cè)管道水壓，運(yùn)用pid控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥v3。由于板式換熱器容易被堵，要經(jīng)常清理，系統(tǒng)要求對(duì)板式換熱器進(jìn)行在線切換，當(dāng)板式換熱器1工作時(shí)，電磁閥v1工作，電磁閥v2關(guān)閉，當(dāng)壓力傳感器p1值大于p2值在某設(shè)定值后，表明板書式換熱器1已被堵，這時(shí)電磁閥v2工作，v1關(guān)閉，切換到板式換熱器2工作。整個(gè)項(xiàng)目對(duì)除鹽水循環(huán)系統(tǒng)可靠性的要求非常高,要求系統(tǒng)每年連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不低于8000小時(shí)，而且由于整個(gè)系統(tǒng)工藝對(duì)水溫的高低也有嚴(yán)格的要求，所以也要求水溫的調(diào)節(jié)精度比較高，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度也比較高，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人維護(hù)，所有數(shù)據(jù)與此中控室進(jìn)行交換，使得中控室（dcs）能對(duì)設(shè)備做到全程監(jiān)控。

3控制系統(tǒng)硬件組成

根據(jù)整個(gè)工藝條件要求，在充分比較國(guó)內(nèi)外各品牌小型plc的各種功能參數(shù)及性價(jià)比的基礎(chǔ)上，我們控制系統(tǒng)選用西門子的s7-200系列可編程控制器（plc）為主要控制元件。裝置采用cpu226（ac/dc/繼電器），其輸出可分組直接接ac220v的電磁閥、dc24v氣動(dòng)閥及三相固體繼電器控制泵電機(jī)。由于需要采集溫度壓力和控制調(diào)節(jié)閥，選用了em231和em232模擬量模塊，和dcs通訊采用em277profibus-dp模塊。cpu226具有極高的可靠性，操作便捷，并且運(yùn)行速度快，擁有很強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能；具有pid控制器，在程序中最多可用8條pid指令，這些指令只要不用相同回路號(hào)，各pid運(yùn)算之間就不會(huì)互相干涉，這有利于同時(shí)控制多個(gè)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行多點(diǎn)溫度控制。而cpu226有2個(gè)rs485通訊/編程口，其具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力；這兩個(gè)通訊口一個(gè)用于與顯示器通訊，另一個(gè)用于電腦進(jìn)行調(diào)試。em277profibus-dp模塊用于接收來(lái)自dcs指令及溫度設(shè)定，并上傳報(bào)警信號(hào)。運(yùn)用step7-micro/winv4.0（sp6）軟件，可以在windows系列的操作系統(tǒng)下進(jìn)行編寫plc控制程序，而且step7-micro/winv4.0（sp6）還可在線調(diào)試并監(jiān)視用戶程序。

選擇td400c中文文本顯示器作為裝置的終端顯示器，用選擇項(xiàng)確認(rèn)方法td400c可顯示最多80條信息，擁有可編程的15個(gè)功能鍵，并提供密碼保護(hù)功能，參數(shù)在顯示器中顯示并可用輸入鍵進(jìn)行修改，本裝置中用來(lái)進(jìn)行溫度和pid參數(shù)設(shè)定及工藝參數(shù)和報(bào)警信息顯示；td400c連接很簡(jiǎn)單，只需用他提供的連接電纜接到cpu226的ppi接口上即可，不需要單獨(dú)的電源。

圖1循環(huán)除鹽水系統(tǒng)原理圖

圖2系統(tǒng)硬件配配制圖

4plc軟件設(shè)計(jì)

由于系統(tǒng)需做大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，因此編程過(guò)程中只運(yùn)用stl語(yǔ)句表進(jìn)行編程，程序在編程中采用模塊化結(jié)構(gòu)，使各路pid互不干擾，亦便于修改和擴(kuò)充。

4.1plc的i/o口分配

循環(huán)除鹽水電控系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)及i/o口分配如附表所示

4.2程序功能

控制系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)為：

main主程序

sbr0模擬量數(shù)據(jù)初始化子程序

sbr1除鹽水溫控pid1初始化子程序

sbr2除鹽水壓力pid2初始化子程序

sbr3td400c子程序1（報(bào)警信息）

sbr4td400c子程序2（參數(shù)設(shè)定）

sbr5水泵控制子程序

sbr6帶式過(guò)濾器控制子程序

sbr7板換切換子程序

int0pid1中斷處理程序

int1pid2中斷處理程序

在主程序中，首次掃描調(diào)用各pid初始化子程序，并進(jìn)行通訊、顯示使能初始化，由td400c的組態(tài)處理嵌入在消息中的溫度設(shè)定值、壓力設(shè)定值、pid參數(shù)值等變量并送其到既定的寄存器中；對(duì)溫度進(jìn)行采集、處理，報(bào)警處理；主程序后面部分根據(jù)對(duì)液位、壓力值的判斷調(diào)用對(duì)應(yīng)的處理子程序。

程序中采用了plc內(nèi)嵌的pid控制器，之前對(duì)溫度和壓力采集值和設(shè)定值進(jìn)行轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)轉(zhuǎn)換的pid輸出再控制調(diào)節(jié)閥，保證溫度和壓力偏差（e）即給定值和過(guò)程變量的差為零，使溫度和壓力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

文本顯示器td400c的自定義和配置也在step7-micro/winv4.0（sp6）編程軟件中進(jìn)行，無(wú)需其他的參數(shù)賦值軟件。根據(jù)軟件的向?qū)渲猛瓿珊笤诔绦蛑猩呻[藏子程序、符號(hào)表和數(shù)據(jù)塊，然后在子程序中根據(jù)配置生成的符號(hào)表進(jìn)行功能分配和參數(shù)設(shè)置。

4.3與dcs系統(tǒng)采用profibus-dp通訊

在dcs系統(tǒng)上位機(jī)中安裝好em277模塊的gsd文件,組態(tài)好主站的通訊地址及通訊接口數(shù)據(jù)區(qū).軟件組態(tài)的em277profibus站地址要與實(shí)際em277上的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定的地址相一致,通訊接口區(qū)大小為32字節(jié)輸入和32字節(jié)輸出，在主站設(shè)定v區(qū)的偏移值為2000。設(shè)置完成后通訊接口的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3。

圖3profibus-dp通訊數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

在從站s7-200側(cè)不用編寫任何通訊程序，只需提供通訊數(shù)據(jù)內(nèi)容的定義。

5結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)除鹽水電控系統(tǒng)是根據(jù)聚合物切粒對(duì)除鹽水的工藝要求，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外各種小型plc的對(duì)比、分析，采用了以西門子s7-200plc為控制核心，用pid控制器、調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)恒溫恒壓控制，整個(gè)系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，程序編制容易，控制功能完善，具有聯(lián)控、聯(lián)鎖保護(hù)、通訊等功能，適應(yīng)性很大，并且采用人機(jī)界面操作和顯示，操作簡(jiǎn)單方便，具有故障自診斷功能，維修排故直觀快捷。

采用可編程控制器對(duì)循環(huán)除鹽水系統(tǒng)進(jìn)行控制，保證了循環(huán)除鹽水系統(tǒng)的可靠、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)于聚酯化纖的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)起著重大作用，故值得推廣。