西门子S7_300PLC在徐州污水处理厂自动控制系统的应用

常州工学院学报

JournalofChangzhouInstituteofTechnology

Vol.18　No.1

Feb.2005

西门子S7-300PLC在徐州污水处理厂

自动控制系统的应用

陈岚　薛冲(中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221008)摘要:介绍了西门子S7-300PLC在徐州污水处理厂自动控制系统中的应用。通过合理地配

置了中央控制室与各PLC控制站的设备,并组建工业以太网,实现了中控室与各PLC控制站之间的数据通讯和污水处理的自动控制。

关键词:WinCC;PLC;工业以太网中图分类号:TP2021　　　　文献标识码:A

文章编号:1671-0436(2005)01-0020-03应用场合;模板可扩展基架;集成了MMI(人机界面)接口电路;用户友好的WINDOWSSTEP7编程。

(4)全集成:全部模块化,运行可靠,性能价格比高。

212　上位机监控软件WinCC

WinCC是西门子公司推出的组态软件平台,它使用方便,可构造灵活的界面和强大的功能,用WinCC组态软件能开发出较强的组合画面。它具有以下的特点:

(1)快速灵活的画面切换。(2)灵活有效的报警方式。

(3)强大的功能和简单直观的操作方式。(4)灵活使用的设置功能。(5)实用的管理功能。

1　系统概述

徐州污水处理厂是按日处理污水16.5万吨设计的,根据污水处理行业的特点和“集中管理,分散控制,资源共享”的原则,需要对原有的以继电器和各种控制开关为主的就地控制方式进行改造。原有的控制方式故障率高,且控制精度低,很难实现集中监控和统一管理,为了提高生产效率,稳定污水处理的质量,全厂采用集散型控制系统(DCS)方式,在中央控制室对整个工况进行监视并发布命令,各工序采用独立原理进行系统配置和运行。

2　S7-300PLC与WinCC

211　S7-300PLC的特点:

(1)功能强:极强的计算性能,完善的指令

集,MPI接口和通过SIMATICNET联网的网络能力,功能更强。

(2)快速:指令处理极其迅速,功能强大的CPU只需0.3ms就可以处理1024个二进制语句,在面向字处理方面也同样表现出色。

(3)通用:高性能模板和六种CPU适用任一

收稿日期:2004210208

3　系统结构及组成

全厂选用了德国西门子公司的SIMATIC

S7-300可编程逻辑控制器和HP原装多媒体计算机,再配以先进的WinCC5.1监控软件。采用开放式工业以太网结构,如图1所示。系统最低层是设备控制层,主要完成设备的现场控制

第1期陈岚,薛冲:西门子S7-300PLC在徐州污水处理厂自动控制系统的应用21

图1　系统网络结构图

与监测;第二层是监控层,主要完成全厂污水处理系统的在线监测,并向设备控制层下达控制

指令。

本系统包括监控主界面和多个控制站子界面,主界面包括全厂所有设备及管线,为了反映各设备的运行情况并反映污水流动工艺过程,分别制作了MCC1、MCC2、MCC4子界面,结构如图2所示。还有报表打印、交接班登录界面等辅助界面。

311　中央控制室(MCC3)

在中央控制室设有1个服务器、2个冗余客户机及投影屏幕、UPS、接线器等。中央控制室利用WinCC进行上位机系统组态生成上位机监控系统,对PLC采集到的数据进行数据处理。它承

担了数据管理、全厂数据采集、报警、故障、趋势图、数据记录和报表等工作,并实时显示设备的运行状态、运行时间,故障报警处理,报表输出等,实现全厂所有设备的监控。其主要完成功能如下:

(1)控制操作:在中央控制室能对全系统被控设备进行在线控制,如启停某一设备,手动或自动执行顺序控制,PLC控制方式的切换及对现场PLC参数设定值修改。

(2)显示功能:利用图形实时地显示各PLC站被控设备的运行工况;动态显示各种模拟信号、开关信号、各类累计量信号等数值,通过按钮、开关、信号灯、颜色、百分比、填充等手段生动地表达出来。

(3)数据管理:能建立运行时间、报警、故障、

图2　系统结构图

22常州工学院学报2005年

趋势图、系统参数等信息库。

(4)数据处理:对PLC上传的数字量与模拟量进行处理并按要求在上位机系统进行显示。

(5)报警功能:对污水厂所有控制设备的状态量进行监测,超过允许范围,即在报警表中列出,并显示所处位置和报警级别。

(6)故障功能:对污水厂所有控制设备单元进行监测,如果出现故障即在故障表中列出,并显示设备名及所处位置。

(7)报表功能:生成运行时间报表、进水/出水流量报表、在线COD报表等。312　PLC控制站本系统通过光纤工业以太网将中央控制室和

3个分控室连接成一个网络。通过客户机操作站和CP1613卡和光纤链路模块(OLM)相连接,实现了下位机PLC与上位机WinCC之间的数据通讯。在工控机上安装有以太网卡,下位机带有

CP340通讯模块。为了使上位工控机与下位机PLC成功实现通信,需首先对CP340初使化,然

后利用WinCC中标签(tag)归档的功能直接将上位工控机中的内存变量与PLC中的位(Bit)、字(Word)或双字(DWord)连接起来。

4　总结

本系统的信号类型多,设备量及数据采集量大,控制地点多且分散,系统可靠性要求较高,通过采用集散型控制系统的方式,采用德国西门子公司的SIMATICS7-300可编程逻辑控制器,满足了全厂的自动化控制系统要求,并具有信号传输安全高速,节约硬件和安装费用的优点。经过半年的试运行,效果较好。

[参考文献]

[1]西门子公司.IndustrialCommunication,1999.

[2]西门子公司.WinCC组态手册第一、二、三册,1999.9.[3]西门子公司.WinCC通讯手册第一、二册,1999.9.

[4]西门子公司.SIMATICStep7V5.1编程使用手册,1999.9

根据工艺要求,PLC上电自检无误后,根据上

位机监控系统的信号来控制全厂设备的启停、正反转等动作。PLC完成污水处理厂全部设备,如进水泵、粗格栅、皮带输送机等的数据采集,简单运算处理后上传给上位机监控系统。当电路发生断路、短路或过载等情况时,PLC采集的数据就会超过设定的阀值,PLC将控制设备停止,同时给上位机监控系统发送报警信号。全部传感器均采用在线仪表,变送器将采样数据转换成4-20m标准电流信号,直接传入SM331、332(模拟量输入、输出模块),经模/数变换成0-27648的数字量。开关量的输入输出传入SM321、322(数字量输入、输出模块)。3.3　数据通讯

TheApplicationofSiemensS7-300PLCintheSewage

DisposalAutomationSystem

CHENLan　XUEChong

(SchoolofMechatronicEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008)

Abstract:ThepaperdescribestheapplicationofautomationsystemwithSiemensS72300PLCinthe

processofsewagedisposal.ThroughthereasonableconfigurationofthehardwareofthecentercontrolroomandPLCrooms,andthoughtheestablishmentofindutrialethement,itrealizesthedatatransmissionbetweenthecentercontrolroomandPLCroomsandautomationintheprocessofsewagedisposal.

Keywords:WinCC;PLC;industrialthernet

责任编辑:张秀兰