胡曉飛

摘 要：本文選用了西門子公司的SMATIC S7-300可編程控制器和研華工控機(jī)構(gòu)成自控系統(tǒng)，再配以先進(jìn)的WINCC7.0監(jiān)控軟件，對泵站進(jìn)行系統(tǒng)控制，具體分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置，PLC主要結(jié)構(gòu)以及PLC控制功能。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 泵站 控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0001-02

疏港提升泵站是按3萬t/d供污水規(guī)模設(shè)計(jì)，泵站的自動控制系統(tǒng)采取“集中監(jiān)測、分散控制”的方式，由中央監(jiān)控站和1個分控站組成泵站工業(yè)局域網(wǎng)。分控站采用PLC可編程控制器對泵站的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測控制管理，PLC通過工業(yè)局域網(wǎng)將泵站的生產(chǎn)情況傳送至中央監(jiān)控站的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)選型及特點(diǎn)

根據(jù)該所長期從事泵站管理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我們在認(rèn)真分析比較國內(nèi)外知名公司工控產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，選用了西門子公司的SMATIC S7-300可編程控制器和研華工控機(jī)構(gòu)成自控系統(tǒng)，再配以先進(jìn)的WINCC7.0監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)對疏港提升泵站監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，能完全滿足全廠自動控制系統(tǒng)的要求。

SMATIC S7-300PLC，作為西門子公司的新一代產(chǎn)品，具有以下特點(diǎn)。

該處理器具有如下功能：高速指令處理；每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時間約0.2us，每條浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)行指令約0.6us；256 kB RAM；用于程序執(zhí)行的擴(kuò)展RAM可以顯著提高用戶程序空間。微存儲卡（最大8Mb，可擴(kuò)展64M），可作為程序使用的裝載存儲器，同時也可以在CPU中存儲項(xiàng)目數(shù)據(jù)（全部的符號和注釋），可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理；擴(kuò)展靈活：多達(dá)21個單元（6機(jī)架結(jié)構(gòu)）。

PROFIBUS DP接口：帶有PROFIBUS DP主/從接口的CPU315可以用來建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置

整個工程監(jiān)控軟件編寫完后，應(yīng)具有以下的功能。

（1）數(shù)據(jù)采集和管理功能。本監(jiān)控軟件具有連通性和變量標(biāo)簽管理器，除了支持西門子本身的PLC外，還支持第三方的設(shè)備（AB、GE、DDE和OPC接口），這樣為數(shù)據(jù)采集提供了方便。

（2）計(jì)算機(jī)的熱備與無擾動切換。本系統(tǒng)的服務(wù)器采用雙機(jī)熱備的方式，在冗余操作時，在計(jì)算機(jī)本身正常工作的同時，熱備機(jī)實(shí)時刷新本身的數(shù)據(jù)區(qū)，始終與本機(jī)的數(shù)據(jù)相同，當(dāng)系統(tǒng)的軟件和硬件發(fā)生故障時，系統(tǒng)可自我恢復(fù)并繼續(xù)工作。

（3）監(jiān)控功能。可根據(jù)用戶需求開發(fā)不同的監(jiān)控功能。

（4）報表功能。WINCC本身自有的報表編輯器給用戶提供編輯不同的報表功能，同時數(shù)據(jù)文件支持流行的數(shù)據(jù)庫和分布式結(jié)構(gòu)，并可在故障時就地存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

（5）MMI功能。該軟件提供強(qiáng)有力的圖形應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)需要可以生成“過程窗口”，并從窗口上可以監(jiān)控到設(shè)備的運(yùn)行情況。

（6）分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該軟件支持分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，完全可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源共享。

3 PLC主要結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)采集層：數(shù)據(jù)采集層包含PLCI/O模塊，一次儀表、二次儀表等。

數(shù)據(jù)處理層：數(shù)據(jù)采集層的核心是CPU。CPU是按照自己的時鐘周期讀取映像區(qū)數(shù)據(jù)，并按照編寫好的STEP7程序?qū)?shù)據(jù)邏輯化組合，然后再次刷新到PLC的映像區(qū)。

數(shù)據(jù)鏈路MAC層：是數(shù)據(jù)鏈路層的底層協(xié)議。

數(shù)據(jù)鏈路LAC層：是數(shù)據(jù)鏈路層的高層協(xié)議，它負(fù)責(zé)基礎(chǔ)自動化和二級自動化間數(shù)據(jù)傳輸。

數(shù)據(jù)開發(fā)層：本方案采用WINCC7.0作為數(shù)據(jù)開發(fā)平臺，數(shù)據(jù)開發(fā)層是基于不同操作系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行二次可視化開發(fā)。

應(yīng)用對話層：由操作員直接對上位機(jī)開發(fā)好的畫面進(jìn)行操作、監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)“人機(jī)對話”。

本工程的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是自動化系統(tǒng)中基礎(chǔ)自動化與操作員站之間、基礎(chǔ)自動化相互之間的數(shù)據(jù)傳輸，都要依靠網(wǎng)絡(luò)手段完成。

4 PLC控制功能

控制方式描述如下。

遠(yuǎn)程：對大部分受控設(shè)備來說，其就地控制箱（柜）上均設(shè)有“遠(yuǎn)程/就地”控制選擇開關(guān)。當(dāng)此開關(guān)拔到“遠(yuǎn)程”位置時，受控設(shè)備的就地控制失效，本設(shè)備的監(jiān)測和控制完全由自控系統(tǒng)完成。

就地：當(dāng)受控設(shè)備的“遠(yuǎn)程/就地”控制選擇開關(guān)拔到“就地”位置時，自控系統(tǒng)僅對該設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，而控制只能在就地控制箱（柜）上手動進(jìn)行。

自動：是指自控系統(tǒng)根據(jù)工藝要求或某種特定條件，自動完成對受控設(shè)備的啟（開）、停（關(guān)）或調(diào)速（位）控制而無須人為干預(yù)。

手動：需要操作人員在現(xiàn)場通過觸摸屏“按鍵”或在監(jiān)控中心通過鍵盤/鼠標(biāo)點(diǎn)擊受控設(shè)備的啟、?！鞍存I”才能夠控制設(shè)備動作的方式，也稱為“指令控制”。

以下是各控制站PLC控制功能。

硬件配置如下。

（1）CPU：315-2DP。

（2）數(shù)字輸入模塊：6ES73211 BL000AA0。

（3）數(shù)字輸出模塊：6ES73221BL000AA0。

（4）模擬輸入模塊：6ES73317KF010AB0。

（5）機(jī)架6ES73901AF300AA0。

（6）機(jī)柜及附屬設(shè)備。

①規(guī)格：800×500×2000。

②機(jī)柜內(nèi)包括：空開、走線槽、接線端子、接地線、UPS及報警器等。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)自動化程度較高，數(shù)據(jù)采集量大，控制站多，系統(tǒng)可靠性要求較高。但通過采用SIEMENS的產(chǎn)品和技術(shù)，系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行效果較好。

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