西门子PLC在污水处理系统中的应用探讨.docx

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1、西门子PLC在污水处理系统中的应用探讨一.工程概况本工程主要处理发电厂产生的混合污水（其中主要为电厂的工业污水和经过生物二级处理后的生活污水）,通过管道输送到调节水池。控制水平：满足工艺要求的热备系统。系统可以实现全自动控制，要求通过可编程控制器和上位计算机实现。系统范围：整个系统所有的设备、仪表、机电、阀门等控制对象。二 .污水处理系统总要求1 .处理水量：Q400m3h（其中工业污水：310m3h,生活污水：75m3h）2 .含油：300ppm3 .供水方式：连续供水4 .控制方式：全自动控制三 .工艺流程1 .污水处理工艺流程：混凝剂污水提升泵T中间水池IT气浮池T污水提升泵T调节池T格

2、栅T污水来水混凝剂中间水池2澄清池清水池T无阀滤池T污水提升泵T2 .污泥处理工艺流程：脱水剂泥饼外运T带式压滤机T污泥螺杆泵T污泥浓缩器7亏泥提升泵T污泥池T气浮池、澄清池来污泥四 .控制系统概述1. 自动控制系统本污水处理工程的控制系统采用开放式的射线式结构，主要由MCC柜、西门子PLC及台湾研华工控机组成MCC柜安装在废水车间里，上位机、PLC柜放在中央控制室内。MCC柜将动力回路连接到设备，在MCC柜上可以实现对所有控制对象的现场手动控制。PLC柜里安装了控制系统的核心部份-PLC（可编程控制器），能实现整个系统的全自动控制。上位机是工业级计算机，通过以太网交换机与PLC交换数据，实施

3、系统的远程监视和控制功能。系统中的水箱液位，水泵压力，阀门位置，水泵运行、故障等信号，都通过控制电缆一一对应至PLC的输入端。其中电动阀门开、关到位，水泵运行、故障信号等为数字量，水箱液位、流量计等连续变量为4-2OmA摹拟量。全系统共设有298个数字输入点、44个摹拟输入点、146个数字输出点、4个摹拟输出点。2. PLC控制系统该系统的最重要部份是PLC控制系统，它的好坏将关系到整个系统的成败，因此本系统的PLC主要选用的是西门子S7-400H系列模块，它是西门子提供的最新冗余PLC,由于它是SIMATICS7家族的一员，这意味着S7-400H拥有所有SIMATICS7具有的先进性。（需要

4、补充）根据工艺和业主的要求，PLC控制系统采用的是主、从站结构，由一个主站、三个从站和一个PC站（上位机）组成。用S7-400H系列模块做主站，S7-300系列模块作从站，主站通过PROF旧US总线电缆和接口模块与从站通讯，这样的构架既保证了PLC系统的先进性又为用户节省了成本。主站是由一个支持冗余的底板和两套S7-400H系列电源模块、CPU模块、以太网模块组成，模块支持热插拔。从站是ET200M站，ET200M是在工业现场时常使用的ProfibusDP分布式从站，et2oom从站由一个有源总线模板的导轨、2个IMl53接口模块、若干块S7-300系列的模块（PS电源模块、I/O模块、CP通

5、讯模块、FM功能模块）组成，从站的模块也支持热插拔。（需要补充）2.1系统要求：系统可利用率不低于99.9%o系统精度：输入信号为01%（高电平）,02%（低电平）；输出信号为0.2%o抗干扰能力：共模电压为250V；共模抑制比90dB；差模电压为60V；差摸抑制比为60dBo数据库刷新周期1SoCRT画面刷新周期1s（复杂画面2s）cCRT画面及数据对键盘指令响时间1So从键盘发出操作指令到通道板输出或者返回信号从通道板输入至CRT上显示的总时间为2.5So控制器工作周期，摹拟量控制0.25s;开关量控制0.1so最忙时，控制器CPU负荷率60%,操作员站CPU负荷率40%.内部存储器占用容

6、量50%,外部存储器占用容量40%oI/O点裕量为15%oI/O卡槽裕量为15%0PLC内部通讯总线的负荷率30%o电气摹拟量输入采样周期50ms,非电气摹拟量输入采样周期200ms,开关量采样周期100ms03. 2硬件配备有一个主机架，主机架上有电源模块PS40710A2块、CPU模块CPU414-4H2块、以太网模块CP443-12块。CPU模块具有大型的程序存储容量，考虑了40%的备用量，存贮器采用闪存（FLASHRAM）技术；模块上有PROFIBUS-DP主/从接口，可以配置成份布的自动化结构，易于今后的系统扩展。过程控制、监视和用所需的故障诊断等，所有功能设置于可编程控制器内。这些

7、功能包括下列内容：实时钟和日历、继电器和锁存继电器、过渡触点、计时器、计数器、算术运算、逻辑功能、移位寄存器等。智能化的诊断功能连续监控系统工作是否正常，并记录错误和特殊系统事件。（2）接口模块采用IMl53-2,共6块，用于多机架配置中主机架和扩展机架之间的连接，可扩展多个机架，各机架之间的最大距离为10米。（3）配备有三个机扩展机架，扩展机架上有电源模块、接口模块和信号模块，其中数字量输入模块11块、输出模块5块，摹拟量输入模块7块、输出模块1块。数字量输入/输出模块能自动诊断无编码器电源、无内外部辅助电压、模块参数错误、看门狗错误、EPROM故障、过程报警信息丢失等；摹拟量输入模块能自动

8、诊断无外部电压、组态参数错误、共模故障、短线、测量范围溢出等故障；摹拟量输出模块能自动诊断无外部电压、组态参数错误、对地短路等故障。2. 3软件配置：（1） PLC编程软件是西门子公司最新推出的SETP7V5.3,组态软件选用的是北京三维力控科技有限公司最新开辟的PCAuto3.62SP2o由于是在标准的WindOWS操作系统下运行，又有在线匡助功能，学习掌握方便。（2） 口令保护，多机口令保护可以使用户高度、有效的保护其技术秘密，防止未经允许的复制和修改。3. PC工控机PC工控机在系统中是PC站，它即可作为工程师站对PLC和组态软件进行编程，编程完毕后，又可作为操作员站监控系统的运行。PC

9、工控机选用的是台湾研华产品，配置为P4/1.7G/40G/256M,三星21彩显（CRT）,PC机上装有（Windows2000、CAD2002、WORD、EXCEL等基本软件，还装有编程软件SETP7V5.3、通讯软件SIMATlCNET6.2和组态软件北京三维力控PCAuto3.620工控机系统由IOc）C）VAUPS供电，它的232串口通过MPl适配器连接S7-400PLC的编程口。打印机使用是惠普公司的LaSerJet3500型彩色打印机。4 .网络结构工厂采用的是联网集中控制，本工程是工厂整个系统控制网络的一个子系统，工业污水处理站控制系统作为整个系统控制网络的一个子站，因此留有满足

10、上层网络要求的软、硬件通讯接口（如以太网和PROF旧USDP接口），并提供了联网所需的软件（如通讯软件SlMATlCNET6.2）和硬件（如以太网交换机）。工控机和PLC之间采用的是小型工业以太网络，西门子PLC与上位机之间采用的是TCP/IP协议，使用以太网交换机连接PC机和PLC,既可编制程序，还可通讯、监控，并带有OPC接口。系统完成调试投入正常运行后，工控机挂接的以太网，可与任一台装有组态软件，并带有OPC功能的计算机相连接，PLC控制程序的组态和修改也可在业主方水处理系统集中控制网络的工程师站上进行，并通过通讯网络在线下载到工业污水处理控制系统的PLC中，实现整个系统的联网集中控制。

11、5 .PCAuto3.62软件的主要功能及特性PCAuto3.62是北京三维力控科技有限公司的最新版组态软件。它的最大特点是能以灵便多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，提供了良好的用户开辟界面和简洁的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成的时间，大大的提高了集成效率。它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，实现与“第三方”的软、硬件系统的集成。(需要补充

12、)5.1与国内外同类产品相比，PCAuto3.62组态软件具有以下特点：(1)全中文、可视化、面向窗口组态开辟界面，符合中国人的使用习惯和要求。真正的32位程序，支持多任务、多线程、可运行于MiCroSoftWindows9598MeNT2000XP等多种操作系统；(2)庞大的标准图形库、完备的绘图工具集以及丰富的多媒体支持，使您能够快速地开辟出集图象、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面；(3)全新的ACtiVeX动画构件。包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、多行文本、通用棒图等、使您能够更方便、更灵便地处理、显示生产数据。(4)支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各

13、种设备驱动；此外独特的组态环境调试与灵便的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。(5)简单易学的类BaSiC脚本语言与丰富的策略构件，使您能够轻而易举的开辟出复杂的流程控制系统。(6)强大的数据处理功能。能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。(7)方便的报警设置、丰富的报警类型。报警存贮与应答，实时打印报警报表，以灵便的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。(8)完善的安全机制。允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。此外，PCAuto3.62还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等

14、功能，以保护组态开辟者的成果。强大的网络功能。支持TCP/IPModem485/422/232,以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。(10)良好的可扩充性。可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展PCAUtO3.62组态软件的功能，并与其他组态软件、MlS系统或者自行开辟的软件进行连接。(11)提供了WWW浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。在整个企业范围内，只使用IE浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览与生产现场一致的动画画面，实时和历史的生产信息，包括历史趋势、生产报表等等，并提供完善的用户权限控制。5.2组态软件的功能(1)软件功能

15、：主要指监控软件的要求，它是基于多任务、多平台、实时性好、开放性好的集成软件包。标准画面和用户组态画面均汉化，汉字符合国家标准。操作员站的基本功能如下：监视系统内每一个摹拟量和数字量显示并确认报警，并提供操作指导建立趋势画面并获得趋势信息打印报表控制驱动装置自动和手动控制方式的选择调整过程设定值和偏置等设备和网络系统故障诊断和状态监视功能工程师站的基本功能如下：程序开辟系统诊断控制系统组态数据库管理和维护画面的编辑及修改(2)显示功能：具有多窗口的PlD图、报警画面、趋势图、指导回面、控制回面、参数修改画面、故障诊断画面、动态画面等各种监视画面。调用任一画面的击键次数不大于3次，任何CRT画面均能在1秒的时间内彻底显示出来。任何操作指令均在1秒或者更短的时间内彻底被执行。(3)安全功能：分别设定操作员和系统管理员的进入口令。在运行环境下，屏蔽WORD2000所有热键，从而锁定系统自由进出。系统受电后自动恢复运行状态。设定操作站的优先级来保证控制室内操作站与现场人机接口同时操作的安全性。(4)历史数据管理：可对所有采集数据任意设定存取间隙和存取方式。(5)打印报表：可按用户定义的报表格式进行定时、报警和随机打印。(6)事件记录：事件和内部时钟可按时间顺序区分和管理，并可及时显示和打印。定期记录包括交接班记录、日报、和月报。对交接班记录和日报，系统在每一小时的时间间隔内，