水处理控制系统中西门子PLC控制系统的应用

水处理控制系统中西门子PLC控制系统的应用
文章根据某污水处理厂的应用实例，介绍了西门子PLC控制系统。

通过中央控制室对PLC各控制站的设备进行合理配置，并建立工业以太网，可以很好的实现中控室和各PLC控制站的数据通讯以及对污水处理的自动控制。

标签：污水处理；西门子；PLC控制系统
1 前言
某污水处理企业每日的污水处理量约为17.5万吨，根据该企业的污水处理技术特点和管理水平，现需要对其进行技术改造。

主要对原来企业的高故障控制方式进行改造以及对其进行统一集中的高效管理，以改善其处理污水的效率，并提高污水处理质量，该企业采用DCS的控制手段进行污水处理控制，控制室下达命令，采取独立的原理进行工序运行控制。

2 S7-300 PLC与软件系统
2.1 S7-300 PLC系统的特点
2.1.1 该系统功能很强，指令集非常的完善，有很强的网络联网能力，每个功能都非常的强[1]。

2.1.2 该系统的命令处理非常快速，0.3ms的CPU就可以很好处理1024个二进制语句，无论是处理数据还是处理文字，处理速度都很出色。

2.1.3 六种CPU和模板可以在应用场合都适用，并且模板还可以进行基架扩展，还集成了人机界面接口。

2.1.4 所有的部门都实行了模块化，模块运行非常可靠，性价比很高。

2.2 软件系统组成
WinCC软件平台是由西门子公司开发的，该平台简洁、好用，其够早的界面也非常灵活，功能非常强大，用WinCC组态软件可以开发很强的组合式界面，其主要的特点如下[2]：
（1）画面转换灵活快速。

（2）报警方式有效灵活。

（3）操作方法直观、简单，并且功能强大。

（4）设置功能方便灵活。

（5）管理功能简单实用。

3 系统组成
该污水处理厂采用了德国西门子公司开发的SMATIC S7-300控制器，采用
编程控制方式来控制控制器，还搭配了多媒体，利用很先进的软件监控系统。

系统组成如图1所示，该结构图中最下层为控制器，主要进行设备的监控和监测；下面一层是监控器，用来在线监控污水处理系统，并传达指令。

这种系统主要有子界面和主界面两种界面组成，主界面又有一些管线和一些设备组成，为了能很好的显示设备的运行情况以及处理程序，又制作了多个控制界面，如MCC1、M CC2和MCC4界面，组成如图2所示。

该系统还有报表打印功能和交接班登记功能。

3.1 MCC3的构成
MCC3由服务器、客户机、接线器、投影器以及UPS等设备构成。

MCC3利用软件系统进行上位机系统组态，进而形成监控系统，最后对采集的数据进行处理。

其主要的任务为：数据资源管理、数据实时采集、故障分析报警、故障数据记录、报表数据打印等任务，还可以显示设备的运行状态、运行时间、故障分析处理等，还可以及进行设备监控，主要完成的任务如下：
（1）系统操作控制：MCC3对系统的每个设备进行控制，例如当某个设备需要关机时，系统可以自动对其关机，我们也可以对其进行手动关机，也可以对控制手段和控制层参数进行修改。

（2）图形显示的功能：可以对数据进行实时图形显示，对PLC被控的设备的运行情况进行实时监控，还可以对所有的模拟信号、各类计量信号以及开机关机信号进行实时显示，一般是通过按钮、色彩灯和填充色彩等手段进行显示。

（3）数据储存管理功能：建立数据信息储存库，信息库主要是建立报警、故障分析、趋势图显示等功能。

（4）数据分析处理功能：对PLC上传的数据的数字量进行分析处理，然后把处理结果进行上传并显示。

（5）具有警报的功能：监测污水处理厂所有污水处理设备，对于那些超过阀值的状态量进行警报，并根据严重程度不同进行分级显示。

（6）故障诊断功能：监控所有设备，对于监控处有故障的设备进行故障位置和设备名称显示。

（7）报表打印功能：生可以进行时间报表打印，显示出水/进水流量报表以及在线显示COD报表等。

3.2 PLC控制站
按照企业工艺的设计要求，PLC接通电源，经检查没有问题后，就会按照上位机的监控系统来对全部的设备进行监控，主要监控设备的正反转和开启动作。

PLC主要采集污水厂的全部设备的数据，例如粗格栅、进水泵、皮带输送机的数據，把数据进行简单处理，然后上传至上位机监测系统。

一旦系统出现短路和断路时，PLC会自动设置数据阀值，进而对设备进行关机，并同时发送警报信号。

每个传感器都是采用变送器的方法进行数据处理，把信号变成标准信号，再经模块转换，转换成数据量。

3.3 数据通讯功能
该系统主要是以太网来连接中央控制室和三个分控站，用客户机操作站来连接OLM 和CP1613卡，这样就实现了上位机WinCC和下位机PLC之间的通讯。

安装以太网卡和CP340数据模块。

需要对CP340初始化，以提高PLC和上位工控机的通讯性能，进而采用WinCC软件平台来连接PLC和上位工控机中的内存变量。

4 结束语
本文根据某污水厂的PLC应用实例，详细介绍了PLC系统的组成和软件系统的组成，系统包括S7-300 系列PLC的污水处理系统、PLC控制站和数据通讯功能。

目前的可编程控制器已在污水处理中进行了广泛应用，对于提高污水处理厂整体管理水平，PLC已经成为了污水处理系统中的重要部分。

参考文献
[1]西门子公司.SMATIC Step 7V 5.1编程使用手册.1999.9.
[2]西门子公司.WinCC通讯手册第一、二册.1999.9.。