一 前言
　　水制备系统包括纯化水处理（二级反渗透）和注射水制备系统。随着科学技术的发展，人们对水质（包括医用水和饮用水）的要求也越来越高。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有，近几年净水及制水设备的更新和改造的步伐发展非常快，为了得到合格的纯化水，对水处理设备的自动化要求也越来越高。本文介绍一种以软PLC为主站，以S7-200 系列的PLC为从站的全自动水制备控制系统，这是西门子WinAC和Profibus现场总线在纯化水处理和制备领域中的应用实例。
　　二 系统简介
　　1. 控制对象
　　该水制备系统由两部分组成：反渗透纯水系统和注射水制备系统。
　　反渗透纯水系统包括一级反渗透、二级反渗透。主要控制对象有原水阀、原水泵、砂滤后水控温阀、一级RO进水阀、一级高压泵、一级RO冲洗阀、一级PW 回流/出水阀、二级高压泵、二级RO冲洗阀、二级PW回流/出水阀、纯水泵、药洗泵、计量泵等。输入监控点有2个电导率（水质监测）、2个流量、1个pH 值、3个水箱液位、2个温度点以及故障信号等。
　　注射水制备系统包括1个蒸馏水机、2个PID调节回路。主要控制对象有原料水进口阀、注射水出口阀、纯蒸汽出口阀、注射水泵、原料水泵、冷却水泵、回收
　　冷凝水泵、蒸汽调节阀和冷却水调节阀等。输入监控点有1个电导率（水质监测）、1个流量、3个水箱液位、8个温度点以及故障信号等。
　　2.控制流程
　　系统分5个控制回路：（1）原水控制回路：自来水通过原水阀进入原水箱，原水阀的开/关由原水箱的高低液位来控制；（2）一级纯化水控制回路：原水箱的水通过原水泵进入砂滤、碳滤和精滤，再由一级高压泵送入一级RO装置，经过一级RO处理过的纯化水检验合格进入中间水箱，不合格则回到原水箱；（3）二级纯化水控制回路：中间水箱的水通过二级高压泵送入二级RO装置，经过二级RO处理过的纯化水经检验合格后进入纯水箱，不合格则回到中间水箱；（4）纯化水使用点控制回路：纯水箱中的纯化水通过纯水泵送到各使用点和原料水箱，根据各使用点的用水量和原料水箱的液位控制纯水泵；（5）注射用水控制回路：原料水箱中的纯化水通过原料水泵送入蒸馏水机，生成注射用水，经电导仪检验，合格的进入注射用水水箱，不合格的则流到回收水箱。
　　三 控制系统的构成
　　1. 系统配置框图
　　控制系统由一台工控机配CP5613通信卡和WinAC软PLC为主站，以S7-200 系列的PLC为从站。该系统的配置框图如图1所示。
　　2. 系统配置特点
　　根据这种水制备系统的技术要求，现场实时控制采用S7-200系列PLC——CPU226和CPU224，再加扩展模块EM222、EM231和 EM232，通过EM277从站模块，作为从站上挂到Profibus-DP现场总线。这样的配置成本较低，从站可以不依赖于主站独立运行。上位机监控采用WinAC软PLC作主站，用微软的Visual Basic（VB）或西门子的ProTool/Pro软件开发监控画面，这符合水制备系统的实时控制和动态监视要求，实现过程也比较容易，因为主从PLC之间的通信接口可通过WinAC实现，而无须费力去开发。
　　四 控制系统的功能与自动化的实现
　　1. 系统功能
　　运行方式：自动运行和手动操作。用户界面：系统提供友好的用户界面和方便的操作按钮。实时监控：动态显示水箱的液位、泵阀的开关状态、模拟水流、水质、温度、pH值、液位、瞬时流量和积算流量等，并根据液位、流量和水质的情况自动控制泵阀的开关、流量的大小和出口回流等。报警功能：系统有自动报警功能，并能记录故障的时间、原因等信息。打印输出：系统能定时或实时打印出故障信息、水箱液位、流量、水质、温度等信息。保存数据：系统具有保存数据和与其他应用程序交换数据的功能。在线帮助：系统提供完备的在线帮助信息，操作员遇到问题时能及时得到帮助和指导。
　　2. WinLC组态及编程
　　用STEP编程软件组态软PLC主站和EM277从站的配置，并对主机编程。该程序主要是处理主站的应用程序（用户界面）与实时控制的从站PLC之间的数据信息交换、报警事件的处理、两个从站之间的运行协调和一些运行参数的存储等，WinLC主机配置组态如图2所示。
　　a. 上位机应用程序
　　用Visual Basic高级语言或ProTool/Pro组态软件设计友好的用户界面和监控画面，通过WinLC主机，向Profibus-DP 上的EM277从站（S7-200系列PLC）发送命令，同时读取从站PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据和报警信息等。根据这些实时数据，系统在屏幕上动态显示整个水制备装置的运行情况，包括水流方向、水箱液位、电导率、pH值、流量、温度和泵阀的开/关状态等。一旦发现故障报警信息CONTROL ENGINEERING China版权所有，系统即显示明显的警示画面，通过WinLC主机向各从站PLC发出停机命令，保存并记录故障发生的时间、方位和原因等原始数据。上述程序还可以根据用户要求保存所需要的历史数据控制工程网版权所有，定时、实时（如故障信息）或按操作键打印所需的数据和信息，如电导率、pH值、流量、温度和有无故障发生等。用ProTool/Pro设计的水制备系统的用户监控画面如图3所示。
　　b. 从站PLC程序
　　用STEP7 Micro/WIN软件设计从站PLC（S7-200系列）程序。该主程序由自动运行程序、手动操作程序、状态及故障检测程序、初始化子程序、模拟量处理子程序、总线数据交换子程序和PID回路调节中断程序等组成。由于采用Profibus-DP总线结构，因此从站PLC程序无须考虑与主站的通信问题，只需在已指定的输入/输出缓冲区中交换数据即可。同时，该从站PLC还可以脱离主站而单独运行。
　　c. 系统的可扩展性
　　通过OPC，系统可以与其他应用程序连接，也可以实现数据共享。从站数量可以扩展，从站PLC的模块亦可以根据要求扩展，甚至还可以扩展一些新的功能，如利用从站PLC上的编程口（按自由口通信协议）接打印机、变频器或其他智能仪表等。
　　五 结束语
　　该系统是根据纯化水处理的特点，利用WinAC可替代硬件作为主站这一特
　　性，并使用S7-200系列的PLC作为从站。这种设计方便地解决了上位机应用程序在Profibus现场总线上的通信问题，从站也可以单独运行。该系统设计合理、技术先进、可靠性高、硬件成本低，便于推广和应用。
　　什么是WinAC系统？
　　SIMATIC WinAC是SIEMENS基于PC的自动化控制产品，从功能上和产品系列上与其他基于PC的控制产品相比均有所区别。WinAC不是简单地将PLC替换为PC，而是将PLC和PC的功能完美地结合，包括控制功能、通信功能、可视化功能、网络功能以及工艺技术等功能控制工程网版权所有，产品包括 WinAC插槽型、WinAC实时型、WinAC基本型和WinAC嵌入型等。
　　WinAC 控制功能
　　WinAC允许用户使用普通PC或工业PC完成PLC的控制功能。WinAC基本型/实时型提供软件PLC，采用PC机的硬件资源（如CPU、内存、硬盘）来实现控制要求；WinAC插槽型提供硬件PCI插卡型PLC，控制性能与S7 400系列PLC中的412-2DP/416-2DP相同。
　　计算功能
　　WinAC提供标准的ActiveX控件，用于标准化软件包（如MS Visual Basic或Office）对过程数据的实时存取。同时，WinAC内置Software Container（ActiveX容器）用于集成自带的和第三方的ActiveX 控件。
　　可视化功能
　　WinAC 提供两种与人机界面软件的连接方式：
　　通过SIMATIC软件之间的内部集成，WinCC和ProTool/Pro是WinAC最优的可视化和数据存取工具；WinAC内置的OPC服务器可以完成与任何第三方的人机界面软件的集成。
　　网络功能
　　WinAC提供连接 Profibus-DP通信板卡的驱动程序，用于连接远程I/O和电气驱动装置或进行远程编程调试。同时WinAC可以采用现成的PC技术，通过以太网和互联网实现与生产和管理网络的连接。
　　工艺技术功能
　　对于用户的特殊工艺要求，可配合西门子的功能模块来实现www.cechina.cn，或使用VB、VC、Java等高级语言编程，由WinAC ODK进行集成。