王曉鵬

摘要：本文結(jié)合一家污水處理廠的污水處理項(xiàng)目，設(shè)計(jì)了一套基于西門子s7-300 PLC污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中包括PLC控制系統(tǒng)、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)、上位機(jī)組態(tài)畫面監(jiān)控及各設(shè)備之間的通訊裝置，采用西門子s7-300 PLC作為主站，分布式I/O做從站，Profubus-DP完成總線控制，通過(guò)運(yùn)行編制好的程序使工業(yè)污水按照規(guī)定的流程進(jìn)行處理和凈化，上位機(jī)選擇WinCC工控組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)和監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：PLC；現(xiàn)場(chǎng)總線；Wincc

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）02-0012-01

1 PLC及總線介紹

PLC英文名稱為Programmable logic controller，中文名為可編程邏輯控制器，專門應(yīng)于工業(yè)流程控制及自動(dòng)化生產(chǎn)線等領(lǐng)域，其主要結(jié)構(gòu)包括CPU（中央處理器）、電源模塊、輸出輸入模塊、通信模塊等，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量、步進(jìn)控制、數(shù)據(jù)分析處理、模擬量接收、通訊聯(lián)網(wǎng)等功能。通過(guò)CPU完成邏輯運(yùn)算、時(shí)序判定、計(jì)數(shù)、定時(shí)等功能，所編指令以程序的形式存儲(chǔ)于RAM中，通過(guò)輸出、輸入接口電路完成外界信號(hào)的接收和對(duì)外部負(fù)載的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)流程的自動(dòng)控制，主要特點(diǎn)是控制能力強(qiáng)、容易學(xué)會(huì)、操作方便、可靠性高，目前已經(jīng)完全替代現(xiàn)有的繼電接觸控制系統(tǒng)。Profibus 現(xiàn)場(chǎng)總線也是西門子公司出品的產(chǎn)品，常用的標(biāo)準(zhǔn)如6Es7315等，該總線實(shí)時(shí)響應(yīng)性好、對(duì)環(huán)境要求低，適合工業(yè)環(huán)境下組網(wǎng)。

2 污水處理流程

污水處理的過(guò)程主要是使用種種方法將污水中的有害物質(zhì)或飄浮物質(zhì)去掉或分離，使水質(zhì)得到凈化處理，然后供給工業(yè)企業(yè)或其它建筑物，污水主要的處理工藝流程如圖1所示。

污水處理主要是通過(guò)控制三臺(tái)提升泵的運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以手動(dòng)也可以自動(dòng)控制，通過(guò)組態(tài)界面實(shí)時(shí)顯示液位值，再根據(jù)液位的高低來(lái)確定啟動(dòng)水泵的個(gè)數(shù)，即液位低時(shí)啟動(dòng)一臺(tái)水泵，水位升高至一定液面時(shí)啟動(dòng)第二臺(tái)，水位再升高時(shí)啟動(dòng)第三臺(tái)水泵，如果液位高于一定值則會(huì)報(bào)警，當(dāng)然液位較低時(shí)也會(huì)有報(bào)警提示。液位由超聲波液位計(jì)來(lái)檢測(cè)，計(jì)量范圍為0-20m，輸出4-20mA模擬電流信號(hào)，該電信號(hào)被送至PLC后經(jīng)處理通過(guò)以太網(wǎng)送至中控室并在組態(tài)界面上顯示出液位值，該超聲波液位計(jì)采用機(jī)械波反射擊原理，由傳感器探頭向液體表面發(fā)射超聲波，碰到液面后反射回來(lái)，傳感器接收端接收該聲波，從發(fā)送和到接收的總時(shí)間為T，再利用超聲波的傳播速度C乘以時(shí)間T，就可以求出探頭跟液面的距離，即D=（C×T）/2，總高度L與距離D之差就是液位值，即E=L-D。

3 通訊協(xié)議介紹

Profibus總線具有開(kāi)放性，可以連接不同廠家的元器件，也可以掛載多個(gè)站點(diǎn)，傳輸速率較大，距離較遠(yuǎn)，如果采用中繼電器可達(dá)10KM以上，具有較高的性價(jià)比，以太網(wǎng)由于是一種非確定的通訊方式，總線控制權(quán)總是到站點(diǎn)搶位，有可能在確定時(shí)間內(nèi)重要的信息沒(méi)有到達(dá)指定的用戶或設(shè)備，但由于其技術(shù)是公開(kāi)化的、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，成本也越來(lái)越低，在工業(yè)上逐漸成為主流，為人們所熟悉，其傳輸速度高、低耗、易于安裝，幾乎支持所有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如IEEE802.3這種開(kāi)放的、具有多供應(yīng)商、高性能區(qū)域的單元級(jí)網(wǎng)絡(luò)。

4 監(jiān)控組態(tài)控制模塊

監(jiān)控組態(tài)軟件Wincc 是集人機(jī)界面生成和監(jiān)控管理的設(shè)計(jì)軟件，所設(shè)計(jì)的監(jiān)控畫面具有良好的動(dòng)態(tài)效果，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真模擬，對(duì)于操作員級(jí)的工程師，可以通過(guò)該軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的設(shè)定、記錄、存檔、歷史數(shù)據(jù)查詢等，其主要步驟是：創(chuàng)建一個(gè)空白項(xiàng)目后輸入名稱、保存、然后建立數(shù)據(jù)鏈接、建立Wincc與SIMATTC PLC的數(shù)據(jù)通訊、然后在變量管理器中再設(shè)置相應(yīng)變量；利用Wincc和STEP7一起使用來(lái)完成上位機(jī)的監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制，發(fā)揮不同設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，使各系統(tǒng)做到有機(jī)結(jié)合。

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于西門子PLC設(shè)計(jì)出一套污水處理系統(tǒng)，介紹了污水處理的工藝方法及流程，且針對(duì)流程進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)污水處理的各個(gè)環(huán)節(jié)所需要的I/O點(diǎn)做出說(shuō)明，使該污水處理系統(tǒng)按要求完成控制。該處理系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等，使用西門子公司的WinCC 組態(tài)軟件對(duì)上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和組態(tài)界面設(shè)計(jì)，此控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，凈水效果良好，可以借鑒。

參考文獻(xiàn)

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