1引言

近年來，隨著我國化纖工業的飛速發展與進步，連續線聚酯生產也步入了一個全新的階段。這就要求聚酯生產的工藝方法不斷的完善及設備運行的可靠性不斷提高。冷卻水循環系統在整個聚酯切粒的生產過程中必不可少的系統設備，它們對切粒生產過程中的冷卻水的溫度、壓力按工藝所規定的要求進行恒定并可調節；使切處于最佳狀態下運行，并要求給中控室dcs系統進行通訊。

以前傳統的循環除鹽水控制系統是采用繼電器控制電路，并利用pid調節儀表來控制壓力及水溫，隨著工藝要求的不斷提高傳統的控制系統已遠遠不能滿足。根據新的工藝要求，我們充分利用可編程控制器（plc）的邏輯控制性、簡便性和可靠性，將其作為主要的控制元件，設計制造出一套使用pid控制器，可控制冷卻水的溫度及壓力，并與中控室進行profribus-dp通訊。

2循環除鹽水系統簡介

循環除鹽水電控系統對聚合造粒所需冷卻水溫度、壓力、液位、過濾器報警信號等進行采集，由可編程控制器對數據進行處理運算后，運用pid控制器，再控制調節閥、電磁閥、水泵、帶式過濾器等器件來實現冷卻恒溫等控制功能；循環除鹽水電控系統可與中控室dcs系統由profribus協議通訊。圖1是循環除鹽水系統原理圖。水箱中除鹽水由浮球閥根據液位進行自動補液。由溫度度傳感器t檢測管道中水溫，運用pid控制氣動調節閥v4調節冷凍水的流量使除鹽水溫度始終保持在設定溫度。帶式過濾器上有液位傳感器h1，用來判斷過濾器是否被堵，當過濾器被堵后，要啟動過濾器電機拖動濾布走動，到設定的時間后停止。水箱里有低液位傳感器，用于與水泵聯鎖。為了使除鹽水到達切粒系統水壓在設定值，由壓力傳感器p2檢測管道水壓，運用pid控制氣動調節閥v3。由于板式換熱器容易被堵，要經常清理，系統要求對板式換熱器進行在線切換，當板式換熱器1工作時，電磁閥v1工作，電磁閥v2關閉，當壓力傳感器p1值大于p2值在某設定值后，表明板書式換熱器1已被堵，這時電磁閥v2工作，v1關閉，切換到板式換熱器2工作。整個項目對除鹽水循環系統可靠性的要求非常高,要求系統每年連續運行時間不低于8000小時，而且由于整個系統工藝對水溫的高低也有嚴格的要求，所以也要求水溫的調節精度比較高，系統的自動化程度也比較高，現場無人維護，所有數據與此中控室進行交換，使得中控室（dcs）能對設備做到全程監控。

3控制系統硬件組成

根據整個工藝條件要求，在充分比較國內外各品牌小型plc的各種功能參數及性價比的基礎上，我們控制系統選用西門子的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氣動閥及三相固體繼電器控制泵電機。由于需要采集溫度壓力和控制調節閥，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，并且運行速度快，擁有很強的內部集成特殊功能；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，各pid運算之間就不會互相干涉，這有利于同時控制多個調節閥進行多點溫度控制。而cpu226有2個rs485通訊/編程口，其具有ppi通訊協議、mpi通訊協議和自由方式通訊能力；這兩個通訊口一個用于與顯示器通訊，另一個用于電腦進行調試。em277profibus-dp模塊用于接收來自dcs指令及溫度設定，并上傳報警信號。運用step7-micro/winv4.0（sp6）軟件，可以在windows系列的操作系統下進行編寫plc控制程序，而且step7-micro/winv4.0（sp6）還可在線調試并監視用戶程序。

選擇td400c中文文本顯示器作為裝置的終端顯示器，用選擇項確認方法td400c可顯示最多80條信息，擁有可編程的15個功能鍵，并提供密碼保護功能，參數在顯示器中顯示并可用輸入鍵進行修改，本裝置中用來進行溫度和pid參數設定及工藝參數和報警信息顯示；td400c連接很簡單，只需用他提供的連接電纜接到cpu226的ppi接口上即可，不需要單獨的電源。

圖1循環除鹽水系統原理圖

圖2系統硬件配配制圖

4plc軟件設計

由于系統需做大量的數據運算處理，因此編程過程中只運用stl語句表進行編程，程序在編程中采用模塊化結構，使各路pid互不干擾，亦便于修改和擴充。

4.1plc的i/o口分配

循環除鹽水電控系統的輸入和輸出信號及i/o口分配如附表所示

4.2程序功能

控制系統的程序結構為：

main主程序

sbr0模擬量數據初始化子程序

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（報警信息）

sbr4td400c子程序2（參數設定）

sbr5水泵控制子程序

sbr6帶式過濾器控制子程序

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，首次掃描調用各pid初始化子程序，并進行通訊、顯示使能初始化，由td400c的組態處理嵌入在消息中的溫度設定值、壓力設定值、pid參數值等變量并送其到既定的寄存器中；對溫度進行采集、處理，報警處理；主程序后面部分根據對液位、壓力值的判斷調用對應的處理子程序。

程序中采用了plc內嵌的pid控制器，之前對溫度和壓力采集值和設定值進行轉換、標準化。經轉換的pid輸出再控制調節閥，保證溫度和壓力偏差（e）即給定值和過程變量的差為零，使溫度和壓力達到穩定狀態。

文本顯示器td400c的自定義和配置也在step7-micro/winv4.0（sp6）編程軟件中進行，無需其他的參數賦值軟件。根據軟件的向導配置完成后在程序中生成隱藏子程序、符號表和數據塊，然后在子程序中根據配置生成的符號表進行功能分配和參數設置。

4.3與dcs系統采用profibus-dp通訊

在dcs系統上位機中安裝好em277模塊的gsd文件,組態好主站的通訊地址及通訊接口數據區.軟件組態的em277profibus站地址要與實際em277上的撥碼開關設定的地址相一致,通訊接口區大小為32字節輸入和32字節輸出，在主站設定v區的偏移值為2000。設置完成后通訊接口的數據對應關系如圖3。

圖3profibus-dp通訊數據對應關系

在從站s7-200側不用編寫任何通訊程序，只需提供通訊數據內容的定義。

5結束語

循環除鹽水電控系統是根據聚合物切粒對除鹽水的工藝要求，通過對國內外各種小型plc的對比、分析，采用了以西門子s7-200plc為控制核心，用pid控制器、調節閥實現恒溫恒壓控制，整個系統組成簡單，程序編制容易，控制功能完善，具有聯控、聯鎖保護、通訊等功能，適應性很大，并且采用人機界面操作和顯示，操作簡單方便，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循環除鹽水系統進行控制，保證了循環除鹽水系統的可靠、安全、穩定的運行，對于聚酯化纖的連續穩定生產起著重大作用，故值得推廣。