基于S7-300PLC的城市污水處理工藝流程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

對CAST污水處理工藝的研究，以可編程控制器為控制主體，以計(jì)算機(jī)為系統(tǒng)編程、組態(tài)、維護(hù)、監(jiān)控和管理的一體化平臺，實(shí)現(xiàn)了污水處理生產(chǎn)現(xiàn)場與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的集成，建立一套完整的城市污水處理系統(tǒng)。

本文的主要內(nèi)容是在對污水處理工藝分析基礎(chǔ)上，開發(fā)西門子S7-300的城市污水處理控制系統(tǒng)，完成STEP7編程和人機(jī)界面地開發(fā)，并進(jìn)行模擬仿真和現(xiàn)場調(diào)試。

控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)全集成自動化 (Totally Integrated Automation)的思想，將污水廠控制系統(tǒng)分為管理級、控制級和現(xiàn)場級。

該系統(tǒng)中主要工藝設(shè)備采用三種控制模式，即就地設(shè)備控制箱手動控制、自動控制和遠(yuǎn)程PLC控制?，F(xiàn)場的泵類和設(shè)備開啟、關(guān)閉等開關(guān)信號、曝氣池的溶解氧和PH等模擬信號，全部經(jīng)過PLC在上位機(jī)上顯示?，F(xiàn)場各監(jiān)控點(diǎn)的物理參數(shù)，均通過 Profibus總線與PLC主站相連，PLC通過Profibus總線采樣各個(gè)模擬量、數(shù)字量信號；控制信號同樣由PLC輸出，以 Profibus總線送到各控制站控制從站通過各種模塊來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。

通常PLC上位機(jī)與下位機(jī)有三種連接方式：MPI通信、MPI卡和以太網(wǎng)卡通信。當(dāng)系統(tǒng)只有一個(gè)PLC站點(diǎn)時(shí)，采用MPI通信，構(gòu)造簡單、成本較低，缺點(diǎn)是為半雙工通信。當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)PLC站點(diǎn)時(shí)，可采用MPI卡，在上位機(jī)上安裝MPI網(wǎng)卡，下位機(jī)安裝通信模塊；也可采用工業(yè)以太網(wǎng)，也需要在上位機(jī)上安裝以太網(wǎng)卡，下位機(jī)安裝通信模塊。在本系統(tǒng)中只有一個(gè)PLC站點(diǎn)，綜合考慮采用MPI通信。所搭建的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)框架圖

控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件配置

根據(jù)系統(tǒng)工藝控制點(diǎn)數(shù)的要求和PLC的基本概述，西門子S7-300 PLC總體配置如下：

• 電源模塊PS307 5A

• 中央處理模塊(CPU)選用CPU315-2DP

• 數(shù)字量輸入模塊（DI）選用SM321(DI16XDC24V)，共16塊（16點(diǎn)/塊），處理16點(diǎn)輸入信號。

• 數(shù)字量輸出模塊（DO）選用SM322(DO16XDC24V/ 0.5A)，共7塊（16點(diǎn)/塊），處理16點(diǎn)輸出信號。

• 模擬量輸入模塊（AI）選用SM331(AI8X12bit)，共5塊（8點(diǎn)/塊），處理8點(diǎn)輸入信號。

• 模擬量輸出模塊（AO）無模擬量輸入信號，因此不選擇AO模塊