水処理プラントの自動化実践：WinCCとS7-300の連携

水処理プラント向けの完全な制御プログラム（WinCC構成およびシーメンスS7-300 PLC）を提供します。このシステムは、PLC制御とHMI画面の両方を含んでおり、安定稼働期間が237日続くという実績があります。しかし、ある夜の3時、HMI画面上に「濾過池の逆洗浄圧力異常」の警告が表示され、システムの不具合が発生しました。これは、当初のPLCプログラムと画面構成の調整時に経験した多くの苦労を思い起こさせました。

PLCにおける水処理制御ロジック

水処理プラントの中心制御は、STEP7のOB1組織ブロックに集約されています。例えば、逆洗浄制御のタイマー設定は以下のようになります：

L  T#30M         // 逆洗浄周期：30分
SD  T10
A   T10
=   Q4.5         // 逆洗浄用電磁弁をON

このようにシンプルに見えるタイマー制御には、3つの重要なポイントがあります。1) 浊度センサーとの連動が必要、2) 関節弁の位置確認信号の監視、3) タイマーの電源断時の保持機能です。初心者は「タイマーのリセット」の誤りに注意が必要で、一度は電源投入後にすべてのタイマーがリセットされ、誤動作を引き起こすという事態に陥りました。

水処理プラント向けの完全な制御プログラム（WinCC構成およびシーメンスS7-300 PLC）を提供します。このシステムは、PLC制御とHMI画面の両方を含んでおり、安定稼働期間が237日続くという実績があります。しかし、ある夜の3時、HMI画面上に「濾過池の逆洗浄圧力異常」の警告が表示され、システムの不具合が発生しました。これは、当初のPLCプログラムと画面構成の調整時に経験した多くの苦労を思い起こさせました。

WinCC画面の構成ノウハウ

WinCCの画面構成は単なる装飾ではなく、実際の制御と可視化の中心です。例えば、濾過池監視画面では、以下のような動的色変更スクリプトによって異常状態が明確に表示されます：

If SmartTags("Pressure") > 2.5 Then
    ScreenItems("PressureIndicator").BackColor = vbRed
ElseIf SmartTags("FlowRate") < 800 Then
    ScreenItems("FlowIndicator").BackColor = vbYellow
Else
    ScreenItems("StatusPanel").BackColor = vbGreen
End If

ある実習生が「ElseIf」を「IF」に書き間違えたことで、圧力超過時の流量表示も黄色に変わってしまい、誤認識を招くことになりました。また、WinCCにおける変数の接続方法についても注意が必要です。絶対アドレスによる直接接続は簡単ですが、PLCのアドレス変更時に画面が正常に動作しなくなるため、DBブロックを通じて変数を管理する方式に切り替えることで、構成作業の効率が大幅に向上しました。

現場でのトラブルと解決法

  1. Profibusバスの接地：通信が不安定になる原因として、パネルの接地線が接触不良だったことが判明。これにより信号干渉が発生し、DPヘッダが頻繁に通信停止しました。
  2. WinCCのログ記録周期：水質データを1秒間隔で記録していたところ、3ヶ月でハードディスクが満杯になり、後で動的ログ管理に切り替えることで改善しました。
  3. PLCのOB35割り込み：アナログ値のフィルタリングにループ割り込みを使用したが、割り込み時間の設定が短すぎたために、PID制御が遅延する問題が発生しました。

今回の深夜の障害は、圧力センサーの接続部が水に浸かったことが原因でした。しかし、PLC内の冗長制御プログラムにより、30秒以内に代替濾過池への切り替えが自動で行われ、システムは正常に戻ることができました。HMI上に表示された緑色の復旧ステータスを見ると、これまでSTEP7に悩まされた日々がすべて報われたような感覚を受けました。

（本プロジェクトはGitHubでオープンソース公開中、「WaterPlant-S7-300」として検索してください）

タグ: WinCC S7-300 PLC 水処理 制御システム

8月19日 09:48 投稿

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