基于S7-400的污水廠SCADA解決方案
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3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計
(1)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能。上位機(jī)采用了兩臺研華工業(yè)控制計算機(jī)，通過工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場的plc主站相連。上位機(jī)操作系統(tǒng)采用的是windows xp，監(jiān)控軟件采用的是webaccess。上位機(jī)的主要功能是對污水處理廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；對自動控制系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；完成控制系統(tǒng)的組態(tài)，同時可以進(jìn)行在線、離線編程及設(shè)定參數(shù)的修改；通過顯示的控制過程畫面和實(shí)時的數(shù)據(jù)來監(jiān)控生產(chǎn)過程；能對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和儲存并且能夠完成報表打印。另外在工廠局域網(wǎng)內(nèi)接入了inte-rnet，從而實(shí)現(xiàn)了局域網(wǎng)、本地網(wǎng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)的跨區(qū)域遠(yuǎn)程現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控功能。這樣管理者可以隨時隨地的通過各種上網(wǎng)方式獲得水廠的信息，將范圍擴(kuò)展到了工廠監(jiān)控級，實(shí)現(xiàn)了上層信息網(wǎng)和控制網(wǎng)相結(jié)合。
(2) 單元控制站。根據(jù)工藝的要求，全廠共設(shè)有3個單元控制站，分別為plc1站、plc2站和plc3站。單元控制站選用simatic s7-400系列的plc。cpu選用了cpu414-3dp，該cpu具有中等性能，適用于對程序規(guī)模、指令處理速度及通訊要求較高的場合。它帶有一個mpi/dp接口，一個dp接口，還有一個profinet接口，同時為dp接口和profinet接口分配的分布式i/o點(diǎn)地址分別為8kb。單元控制站在現(xiàn)場進(jìn)行參數(shù)檢測，設(shè)備運(yùn)行信號的采集、檢測和控制，并可通過該站的人機(jī)界面對設(shè)備進(jìn)行操作，同時向上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)時傳送數(shù)據(jù)。上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)定的控制參數(shù)通過光纖以太網(wǎng)傳送給單元控制站，然后由單元控制站完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制。單元控制站也對自身模板進(jìn)行監(jiān)控，其診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)和過程的功能,記錄錯誤和特定系統(tǒng)事件。如果出現(xiàn)診斷報文事件，那么模板將會觸發(fā)一個診斷中斷，此后單元控制站中斷用戶程序的執(zhí)行，執(zhí)行相應(yīng)的診斷中斷模塊。
4 單元控制站設(shè)計
4.1 plc1站
plc1站主要負(fù)責(zé)粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵和旋流沉砂池等設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場控制柜以及電動閘門的開啟。本站主要配備1塊cpu414-3dp模塊、2塊ps407 10a電源模塊、1塊cp 443-1通訊處理器、2塊im 460-0接口模塊、5個16路di模塊、3個16路do模塊、5個8路ai模塊、1個8路ao模塊和一個擴(kuò)展機(jī)架。本站對粗格柵、細(xì)格柵的控制采用液位差和時間控制。即當(dāng)格柵前后液位差大于設(shè)定值后啟動格柵機(jī)，或者當(dāng)距離上次格柵運(yùn)行的時間大于設(shè)定值時也要啟動格柵機(jī)。這兩種控制方式中液位差控制的優(yōu)先級比時間控制的優(yōu)先級高。格柵機(jī)的控制流程圖，如圖3所示。
圖 3格柵機(jī)的控制流程圖
對提升泵的控制是根據(jù)液位的高低決定泵的啟停，其控制流程圖如圖4所示。
圖4 提升泵控制流程圖
4.2 plc2站
plc2站主要負(fù)責(zé)厭氧池配水井、厭氧池和氧化溝等構(gòu)筑物上的設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、現(xiàn)場控制柜的操作以及電動閘門的開啟。本站對各個電動閘門一般采取就地控制或者是遠(yuǎn)程控制，只有對氧化溝上的do含量的控制實(shí)現(xiàn)了自動控制。同時對于其它參數(shù)如nh3-n、ss、氧化還原電位、液位、溫度等實(shí)現(xiàn)了自動采集并通過plc上傳中控室。本站主要配備3個擴(kuò)展機(jī)架、1塊cpu414-3dp模塊、3塊ps407 10a電源模塊、1塊cp 443-1通訊處理器、3塊im 460-0接口模塊、20個16路di模塊、9個16路do模塊、4個8路ai模塊、1個8路ao模塊。其組態(tài)圖如圖5所示。
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