基于S7-300PLC的城市污水處理工藝流程控制系統設計

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，以計算機為系統編程、組態(tài)、維護、監控和管理的一體化平臺，實(shí)現了污水處理生產(chǎn)現場(chǎng)與計算機控制系統的集成，建立一套完整的城市污水處理系統。

本文的主要內容是在對污水處理工藝分析基礎上，開(kāi)發(fā)西門(mén)子S7-300的城市污水處理控制系統，完成STEP7編程和人機界面地開(kāi)發(fā)，并進(jìn)行模擬仿真和現場(chǎng)調試。

控制系統的結構

根據全集成自動(dòng)化 (Totally Integrated Automation)的思想，將污水廠(chǎng)控制系統分為管理級、控制級和現場(chǎng)級。

該系統中主要工藝設備采用三種控制模式，即就地設備控制箱手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和遠程PLC控制?，F場(chǎng)的泵類(lèi)和設備開(kāi)啟、關(guān)閉等開(kāi)關(guān)信號、曝氣池的溶解氧和PH等模擬信號，全部經(jīng)過(guò)PLC在上位機上顯示?，F場(chǎng)各監控點(diǎn)的物理參數，均通過(guò) Profibus總線(xiàn)與PLC主站相連，PLC通過(guò)Profibus總線(xiàn)采樣各個(gè)模擬量、數字量信號；控制信號同樣由PLC輸出，以 Profibus總線(xiàn)送到各控制站控制從站通過(guò)各種模塊來(lái)控制執行機構的動(dòng)作。

通常PLC上位機與下位機有三種連接方式：MPI通信、MPI卡和以太網(wǎng)卡通信。當系統只有一個(gè)PLC站點(diǎn)時(shí)，采用MPI通信，構造簡(jiǎn)單、成本較低，缺點(diǎn)是為半雙工通信。當系統有多個(gè)PLC站點(diǎn)時(shí)，可采用MPI卡，在上位機上安裝MPI網(wǎng)卡，下位機安裝通信模塊；也可采用工業(yè)以太網(wǎng)，也需要在上位機上安裝以太網(wǎng)卡，下位機安裝通信模塊。在本系統中只有一個(gè)PLC站點(diǎn)，綜合考慮采用MPI通信。所搭建的控制系統結構如圖1所示。

圖1 控制系統框架圖

控制系統硬件設計

硬件配置

根據系統工藝控制點(diǎn)數的要求和PLC的基本概述，西門(mén)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(wú)模擬量輸入信號，因此不選擇AO模塊