水處理控制系統中西門子PLC控制系統的應用

摘 要：文章根據某污水處理廠的應用實例，介紹了西門子PLC控制系統。通過中央控制室對PLC各控制站的設備進行合理配置，并建立工業以太網，可以很好的實現中控室和各PLC控制站的數據通訊以及對污水處理的自動控制。

關鍵詞：污水處理；西門子；PLC控制系統

1 前言

某污水處理企業每日的污水處理量約為17.5萬噸，根據該企業的污水處理技術特點和管理水平，現需要對其進行技術改造。主要對原來企業的高故障控制方式進行改造以及對其進行統一集中的高效管理，以改善其處理污水的效率，并提高污水處理質量，該企業采用DCS的控制手段進行污水處理控制，控制室下達命令，采取獨立的原理進行工序運行控制。

2 S7-300 PLC與軟件系統

2.1 S7-300 PLC系統的特點

2.1.1 該系統功能很強，指令集非常的完善，有很強的網絡聯網能力，每個功能都非常的強[1]。

2.1.2 該系統的命令處理非常快速，0.3ms的CPU就可以很好處理1024個二進制語句，無論是處理數據還是處理文字，處理速度都很出色。

2.1.3 六種CPU和模板可以在應用場合都適用，并且模板還可以進行基架擴展，還集成了人機界面接口。

2.1.4 所有的部門都實行了模塊化，模塊運行非常可靠，性價比很高。

2.2 軟件系統組成

WinCC軟件平臺是由西門子公司開發的，該平臺簡潔、好用，其夠早的界面也非常靈活，功能非常強大，用WinCC組態軟件可以開發很強的組合式界面，其主要的特點如下[2]：

（1）畫面轉換靈活快速。（2）報警方式有效靈活。（3）操作方法直觀、簡單，并且功能強大。（4）設置功能方便靈活。（5）管理功能簡單實用。

3 系統組成

該污水處理廠采用了德國西門子公司開發的SMATIC S7-300控制器，采用編程控制方式來控制控制器，還搭配了多媒體，利用很先進的軟件監控系統。系統組成如圖1所示，該結構圖中最下層為控制器，主要進行設備的監控和監測；下面一層是監控器，用來在線監控污水處理系統，并傳達指令。

這種系統主要有子界面和主界面兩種界面組成，主界面又有一些管線和一些設備組成，為了能很好的顯示設備的運行情況以及處理程序，又制作了多個控制界面，如MCC1、M CC2和MCC4界面，組成如圖2所示。該系統還有報表打印功能和交接班登記功能。

3.1 MCC3的構成

MCC3由服務器、客戶機、接線器、投影器以及UPS等設備構成。MCC3利用軟件系統進行上位機系統組態，進而形成監控系統，最后對采集的數據進行處理。其主要的任務為：數據資源管理、數據實時采集、故障分析報警、故障數據記錄、報表數據打印等任務，還可以顯示設備的運行狀態、運行時間、故障分析處理等，還可以及進行設備監控，主要完成的任務如下：

（1）系統操作控制：MCC3對系統的每個設備進行控制，例如當某個設備需要關機時，系統可以自動對其關機，我們也可以對其進行手動關機，也可以對控制手段和控制層參數進行修改。

（2）圖形顯示的功能：可以對數據進行實時圖形顯示，對PLC被控的設備的運行情況進行實時監控，還可以對所有的模擬信號、各類計量信號以及開機關機信號進行實時顯示，一般是通過按鈕、色彩燈和填充色彩等手段進行顯示。

（3）數據儲存管理功能：建立數據信息儲存庫，信息庫主要是建立報警、故障分析、趨勢圖顯示等功能。

（4）數據分析處理功能：對PLC上傳的數據的數字量進行分析處理，然后把處理結果進行上傳并顯示。

（5）具有警報的功能：監測污水處理廠所有污水處理設備，對于那些超過閥值的狀態量進行警報，并根據嚴重程度不同進行分級顯示。

（6）故障診斷功能：監控所有設備，對于監控處有故障的設備進行故障位置和設備名稱顯示。

（7）報表打印功能：生可以進行時間報表打印，顯示出水/進水流量報表以及在線顯示COD報表等。

3.2 PLC控制站

按照企業工藝的設計要求，PLC接通電源，經檢查沒有問題后，就會按照上位機的監控系統來對全部的設備進行監控，主要監控設備的正反轉和開啟動作。PLC主要采集污水廠的全部設備的數據，例如粗格柵、進水泵、皮帶輸送機的數據，把數據進行簡單處理，然后上傳至上位機監測系統。一旦系統出現短路和斷路時，PLC會自動設置數據閥值，進而對設備進行關機，并同時發送警報信號。每個傳感器都是采用變送器的方法進行數據處理，把信號變成標準信號，再經模塊轉換，轉換成數據量。

3.3 數據通訊功能

該系統主要是以太網來連接中央控制室和三個分控站，用客戶機操作站來連接OLM 和CP1613卡，這樣就實現了上位機WinCC和下位機PLC之間的通訊。安裝以太網卡和CP340數據模塊。需要對CP340初始化，以提高PLC和上位工控機的通訊性能，進而采用WinCC軟件平臺來連接PLC和上位工控機中的內存變量。

4 結束語

本文根據某污水廠的PLC應用實例，詳細介紹了PLC系統的組成和軟件系統的組成，系統包括S7-300 系列PLC的污水處理系統、PLC控制站和數據通訊功能。目前的可編程控制器已在污水處理中進行了廣泛應用，對于提高污水處理廠整體管理水平，PLC已經成為了污水處理系統中的重要部分。

參考文獻

[1]西門子公司.SMATIC Step 7V 5.1編程使用手冊.1999.9.

[2]西門子公司.WinCC通訊手冊第一、二冊.1999.9.