PLC编程实例 西门子S7-200 SMART在污水厂的应用

滨河污水处理厂始建于上世纪80年代中期，是深圳最早的污水处理厂。污水处理工程在设计、建设及生产运行过程中，充分秉承了绿色环保的理念，体现了人与自然的和谐相处，为深圳市民奉献了一座园林景观式的大型污水处理厂，其在生物除臭、深度处理、中水回用、景观设计等方面的独具匠心，对于现代化城市污水处理、城市环境建设极具借鉴意义。本次选用西门子 S7-200 SMART PLC在污水厂干粉配制和投加系统，并配合新建污水除臭系统，解决污水处理厂周边地区环境的臭味问题改善深圳河的水质环境。

图1 污水厂干粉配制和投加系统配合污水除臭系统

图2 污水厂干粉配制和投加系统配合污水除臭系统

项目简介

1.干粉配制和投加系统用在污水厂里用于溶解固态的干粉（絮凝剂）并配制成溶液的全自动配制装置。系统采用Siemens S7-200 smart SR60 PLC作为控制器，控制整个配药系统的运行。Smart700IE触摸屏作为人机操作界面，用于显示系统运行状态，调节系统运行参数。控制柜内包含有供电单元和保险丝、电气控制和系统工作的其它控制设备。

2.干粉配制装置是由用于干粉的贮存、进料、浸湿、溶解和熟化件组装为一体的整体设备。整套设备包括封闭的3个溶液箱(a)，带有内冲洗装置的水管路(b)，干粉进料器(c)，搅拌器(d)和控制柜（e）。

3.SMART200 配置表如下：

图4 SMART200 配置表

图5 SMART 200 运行中

工艺流程

2.1 进水系统和浸湿设备

根据程序设置，当储液箱中一旦达到了低液位，电磁阀自动打开，经过预冲洗后，给配药装置供应必要的溶液用水，调节阀控制进水流量，以保证水量浸没粉状絮凝剂，当储液箱达到最高液位时控制器切断干粉进料器的电源并投加停止进药，水流保持持续流动冲洗一段时间后，控制器切断干粉进料器的电源。

2.2 干粉进料器

电磁阀打开进水几秒后，c所示的干粉进料器通过 PLC 控制变频器驱动干粉进料器，按照预先设定的浓度，干粉进料器与水的流量成正比例输送干粉。干粉落入冲洗装置，经水溶解，浸湿的干粉和溶解水流入溶液箱。

2.3 三个溶液箱

a所示的三个溶液箱是隔成3个相对独立的箱体——保证了有充分的时间使絮凝剂的配制溶解、熟化和储液，同时防止了经过熟化的溶液与新配制的溶液发生混合。3个溶液箱里分别配有三个搅拌器，水和干粉在第一个溶液箱的配制，充分搅拌后进入到第二个熟化箱，经搅拌器充分搅拌后进入到第三个储液箱。第三个储液箱安装有液位传感器，由 PLC 监测液位传感器的信号，根据程序设置的“低液位”和“高液位”所对应的液位触点启动或停止自动配制溶液。同时PLC也控制三个搅拌器的启停，配制和熟化箱的搅拌器在配药过程中保持持续搅拌状态，储液箱的搅拌器根据液位启停，高液位用于防止溢流，并停止配药，低液位时启动配药装置。

设备调试

当设备处于设置模式中时，可以进入调试设备所有必要的配置。在此模式中，控制器屏蔽所有干扰设置的功能。

3.1 调节预冲洗和后冲洗时间

为了防止干粉在配制设备中堆积，设定进水的预冲洗时间5秒和后冲洗时间10秒，以确保任何情况下，干粉均充分地进入；

电磁阀打开后，经过数秒钟，充分地冲洗设备。几秒后，干粉给料器启动开始配药。在达到储药箱最大液位后，干粉进料器电源关断。电磁阀仍保持开通，经过后冲洗时间为止。

3.2 搅拌器

每次配置溶液过程开始，搅拌器均重新启动。一旦第3个储液箱达到了高液位，2个搅拌器仍持续搅拌。第3个搅拌器在每次配置溶液过程开始以液位的自动控制启停，并可选择适当的通—断间隔时间使药剂混合效果更好，而不会破坏经过熟化的大分子溶液。

3.3 浓度设置

设置溶液浓度一般在0.05%-10%范围内，现场设定的浓缩液浓度为0.4%时，调节合适的进水流量配制所需的浓度。

3.4 流量设置

将过滤减压阀设定为3bar输出压力（电磁阀关闭）在“Calibration”（调节进水流量）菜单中按动输入键切换到 valve 开关，设置进水流 量为5000 L/h。在相应的菜单中按动了测试键之后，电磁阀打开，显示屏显示实际的流量。按实际需要的流量去调整调节阀。可以在显示屏上看到实际的流量。再次按“Calibration”键退出设置。

3.5 校正干粉进料器

在校正干粉进料器时，松开螺丝，先拆开冲洗设备，使供水电磁阀保持关闭。干粉给料可以独立于水流工作。在设定水流量时，干粉进料器电源保持断开。在“Calibration”菜单中校正干粉进料器，菜单中选择（干粉进料器）。手持PE（聚乙烯）容器（最低盛装体积 500g）置于进料器螺旋管下面，按动测试键。干粉进料器将以最大速度工作。当手持的容器盛装的干粉量足够时，立即按动测试键停止干粉进料器。称重容器中的干粉，算出单位时间内的重量 1800g/min，写入“Calibration”中保存该 数值。校正完成干粉进料器以后，重新装好冲洗设备。

搅拌器，干粉进料器的调试

搅拌器和干粉进料器可以手动操作启动和停止，选择相应的菜单测试搅拌器、干粉进料器的启停，亦可用时间间隔的方式设置搅拌器。

PLC I/O 信号地址表

应用体会

1.SMART主要的指令延续了S7-200，使用方便；一些常用指令，比如常开常闭，可以直接在编程窗口双击然后选择使用。

2.S7-200 SMART的软件自带下列库，而S7-200需要安装。

3.保留了Micro/WIN编程软件中的数据块编辑，状态分页监控，高级指令向导等功能十分方便。

4.每个网络能插入的指令行数，列数大概只有10多行/列，我在编程过程中就试过，超出之后，直接弹出一个错误警告， 然后退出了程序，没保存；V 存储区不能掉电保存，希望后期西门子会改进；

5.SMART 200只有一个串口，如需2个口需要另外买一个信号板；以太网只能和触摸屏和SMARTPLC通讯不能和其他第三方设备进行通讯。

——END——

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PLC快速入门：从掌握这几个西门子经典编程案例开始！

01

小车往返运动

用S7-200实现小车往返的自动控制 。

控制过程为按下启动按钮 ，小车从左边往右边（右边往左边运动） 当运动到右边（左边）碰到右边（左边）的行程开关后小车自动做返回运动，当碰到另一边的行程开关后又做返回运动 。如此的往返运动，直到当按下停车按钮后小车停止运动。

➤I/O分配表

➤梯形图程序

➤PLC接线图

➤程序调试及结果分析

当按下SB2即i0.0（鼠标点击i0.0f）接通后，Q0.0接通，小车右行（即指示 灯 Q0.0 亮）。

当小车运行碰到右限位开关SQ2即i0.4（用鼠标点击i0.4f，模拟SQ2被压下）接通，此时小车左行（指示灯Q0.0灭，指示灯Q0.1亮），当运行到左边碰到左限位SQ1即i0.3（鼠标点击i0.3f）接通，此时小车又往右运行（指示灯Q0.1灭，指示灯Q0.0 亮）。

如此往返运动下去直到按下SB1即i0.2（鼠标点i0.2f）接通，小车停止运行。

附：

02

闪光电路

当按下启动按钮后，要求在两秒钟内有一秒亮有一秒灭，如此反复，灯一闪一闪 发光。

➤I/O分配表

➤梯形图程序

➤PLC接线图

➤程序调试及结果分析

把编写好的程序下载到西门子s7-200PLC中进行调试，观察运行结果和实验要求是否相同。通过在线控制面板进行调试，当按下在线控制面板上的I0.0f（即 I0.0 接通）此时Q0.0有输出 ，Q0.0所接负载灯就亮 ，同时启动定时器T37开始计时， 当计时一秒后因T37动作，其常闭触点断开，所以Q0.0无输出 ，所接负载灯灭 。灯灭的同时启动定时器 T38，T38 计时一秒后，把串联在定时器T37的常闭触点断开，所以T37复位，T37常闭触点恢复常闭。此时Q0.0 又有输出，所接负载灯又亮。

这样，输出Q0.0上所接的负载灯以接通一秒，断开一秒频率不停的闪烁，直到按下在线控制面板上的 I0.1f(即I0.1接通)，闪光电路不再继续工作。

若想改变灯闪烁的频率只要改变定时器的时间就能够达到改变要求。

03

星三角降压启动

利用西门子S7-200的PLC实现星三角接法的降压启动。

➤PLC接线图

➤程序调试及结果分析

把编写好的程序下载在西门子S7-200的PLC中进行调试，下载好后我们打开在线控制面板进行调试，看运行结果是否符合要求 。

首先把控制面板上的i0.2f置位为按钮按下去，即i0.2 接通，表示断路器QF合上。按下启动按钮i0.0f（SB2）即i0.0接通此时电动机星形启动，Q0.0和Q0.1有输出，实验接线图中表示这两个的灯L1和L2都亮同时驱动时间计数器，当计时器计到10S时切换为三角型启动 ，此时Q0.1无输出，Q0.2有输出，则此时Q0.0和Q0.2 有输出，电机三角星运行。接线面板上的L 1和L3灯亮。按下在线面板上的i0.1f后（i0.1接通）此时电动机停止运行。所有的输出点都无输出。

04

彩灯控制

利用PLC的Q0.0到Q0.7八个输出端控制 八个彩灯，使其每隔一秒亮一个并循环 。当接通I0.0后所有的灯都熄灭。当接通I0.1后又重新从Q0.0开始循环。

➤I/O分配表

➤梯形图程序

➤PLC接线图

➤程序调试及结果分析

把编写好的程序下载在PLC中进行调试，下载好后我们打开在线控制面板进行调试，看运行结果是否符合要求。

PLC一上电后sm0.0一直保持接通。所以t37进行延时计时，延时到后启动t38计时，t38计时到后t38常闭触点断开所以t37断开计时，t37常开触点恢复为常开所以t38也断开计时。此时t38的常闭触点恢复为常闭所以t37又重新计时，同时计数器C0开始计数一次。如此的反复计数。当计数为1时，Q0.0接通。计数器计数为2时Q0.1接通……

如此下去当计数器计数到8时Q0.7接通。当计数器计到9时计数器C0清零。当按下在线控制面板上的I0.0f（即I0.0）接通，此时计数器，和Q0.0~Q0.7都清零，即没有一个灯亮。当按下在线控制面板上的I0.1f(即I0.1接通)此时计数器开始重新计数，灯又从Q0.0开始重新一个接一个的往下亮。

05

比较指令

对进出仓库的货物进行记录。仓库最多可放6000箱货物，货物多于1000箱灯L1亮，多于 5000箱时灯L2亮。

➤I/O分配表

➤梯形图程序

➤程序调试及结果分析

把程序下载到S7-200的PLC中进行调试。在下载的之前我们先把程序中的数字进行缩小处理，以便在实验中我们能够更好的更快的观看到实验结果。

我们把Ｌ１的灯亮的时候设置为5。把L 2灯亮我们设置为10。这样我们就能够更快的看到实验结果。

当按下在线控制面板上的I0.0f的时候即I0.0接通，表示有货物进去。当我们点击在线控制面板上的I0.0f五次后，此时计时器中的计数值为5，（即表示仓库中已经有1000箱物品了）则灯L1要亮，即Q0.0有输出 。

当继续点击Ｉ0.0f后点击有十次后此时计数器的计数值位10（即表示仓库中有5000个物品），此时灯L2也亮即Q0.1有输出。当继续点击在线控制面板上的I0.0f。计数器中的计数值就继续往上增加。

当按下在线控制面板上的Ｉ0.1f后计数器就开始往下减。点击一次，计数器中的计数值就减少一次。当计数器中的值小于10时即表示仓库中的物品少有5000箱，此时灯L2灭（即Q0.1没有输出）。当继续点击I0.1f时计数器 中的计数值继续减少，当减少到小于5次时。表示仓库中的物品少于1000，此时灯L１灭。Q0.0就没有输出。当按下在线控制面板上的I0.2f时计数器清零。L1和L2都不亮，（即Q0.和Q0.1都没有输出）。

06

8个彩灯移位控制

用IO导线控制接在Q0.0到Q0.7上的八个彩灯循环移位，用t37定时，每0.5S移位一位，首次扫描时给Q0.0到Q0.7置初值，让Q0.0和Q0.2先有输出。用I0.1来控制彩灯位移的方向。

➤I/O分配表

➤梯形图程序

➤PLC接线图

➤程序调试及结果分析

把程序下载到西门子S7—200的PLC中进行调试，PLC一上电Q0.0和 Q0.2 就有输出，则Q0.0和Q0.2亮。

当把在线面板上的I 0.0f（表示 I0.0 有输入）置位开关按下后定时器T37开始计时每0.5秒后彩灯以Q0.0和Q0.2作为基础向右每次移移位。当按下在线控制面板上的I0.1f（表示I0.1有输人）使其置位时彩灯以同样的方式向左移动。

07

跳转指令

利用跳转指令控制两个灯L1和L2，分别接于Q0.0和Q0.1，切换开关位I0.0，两个灯的控制开关位I0.1和 I0.2.。手动时分别用两个灯的控制开关来控制。自动时，两个灯每隔一秒交替亮。

➤I/O分配表

➤梯形图程序

➤程序调试及结果分析

把编写好的程序下载到s7-200的PLC中进行调试。当I0.0为OF时，PLC运行手动程序按下在线控制面板上的置位按钮I0.1f和I0.2f 即表示（I 0.1和I0.2闭合）灯L1和L2亮，Q0.0 和Q0.1有输出。

当我们按下在线控制面板上的I0.0f时，此时I0.0为ON，此时程序跳转到自动程序运行。两个灯每隔一秒循环亮。先L1亮一秒后L2亮。 当在按下在线控制面板上的 I0.0f后即此时I0.0为OFF程序跳转到手动程序运行。

08

鼓风机和引风机的顺序启动控制

➤I/O分配表

➤梯形图程序

➤PLC接线图

▲PLC上电时的程序监控图，蓝色表示接通

➤程序调试及结果分析

Sm0.1的特点在扫描的第一个周期接通，以后不接通 。当按下在线控制面板上的i0.0f时即 i0.0接通，此时Q0.0接通输出。（即指示灯Q0.0亮）引风机启动，同时定时器T37接通并开始计时，当定时器计数到50即（即指示灯Q0.1亮）鼓风机启动。此时两台风机都运行。

当按下在线控制面板上的I0.1f时，即接通I0.1此时鼓风机停止运行，（即指示灯Q0.1灭）同时定时器T38接通并开始计时，定时5s后引风机停止运行。（即指示灯Q0.0灭）。

09

液体混合

用S7-200实现液体混合的自动控制。当按下启动按钮后，液体阀A 打开 ，液体A流入搅拌机里面。当液位达到中限位时阀A关闭 ，同时打开液体阀B ，液体B流入搅拌机里面。当液位达到上限位时，阀B关闭 ，此时启动电动机进行搅拌。

搅拌一分钟后电动机停止同时阀门C打开，混合液体流出。当液位到达下限位时再过5S容器放空，关闭阀门C。同时打开阀门A，注入液体A。如此周期性的循环。若按下停止按钮后必须要等一个周期循环完后才停止。

➤I/O分配表

➤梯形图程序

➤PLC接线图

➤程序调试及结果分析

当按下在线控制面板上的I0.03f 即（I0.3闭合）阀A打开（即Q0.0亮），当按下在线控制面板上I0.0f（即I0.0中限位闭合）阀A关闭，阀B打开（即Q0.0灭，Q0.1 亮）

当按下在线控制面板上I0.1f（即上限位I0.1闭合）此时阀B关闭，电动机启动开始进行搅拌 ，（即Q0.1灭，Q0.2亮）同时定时器T37开始定时一分钟，一分钟后搅拌机停止搅拌，阀C打开（即Q0.2灭，Q0.3亮）当液位到达下限位后阀C继续打开（即Q0.3亮）同时定时器T38开始定时。

5s后阀C关闭。阀A打开，（即Q0.3灭，Q0.0亮），进入下一个循环周期。按下在线控制面板上的I0.4f(即表示停止的I0.4闭合)，此时系统不会立即停止，而是当运行完一个周期后才停止 。

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