基于S7-400的污水廠(chǎng)SCADA解決方案
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3.3 系統功能設計
(1)上位機監控系統的功能。上位機采用了兩臺研華工業(yè)控制計算機，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與現場(chǎng)的plc主站相連。上位機操作系統采用的是windows xp，監控軟件采用的是webaccess。上位機的主要功能是對污水處理廠(chǎng)的數據進(jìn)行采集；對自動(dòng)控制系統的參數進(jìn)行設置；完成控制系統的組態(tài)，同時(shí)可以進(jìn)行在線(xiàn)、離線(xiàn)編程及設定參數的修改；通過(guò)顯示的控制過(guò)程畫(huà)面和實(shí)時(shí)的數據來(lái)監控生產(chǎn)過(guò)程；能對歷史數據進(jìn)行統計分析和儲存并且能夠完成報表打印。另外在工廠(chǎng)局域網(wǎng)內接入了inte-rnet，從而實(shí)現了局域網(wǎng)、本地網(wǎng)、遠程網(wǎng)的跨區域遠程現場(chǎng)設備監控功能。這樣管理者可以隨時(shí)隨地的通過(guò)各種上網(wǎng)方式獲得水廠(chǎng)的信息，將范圍擴展到了工廠(chǎng)監控級，實(shí)現了上層信息網(wǎng)和控制網(wǎng)相結合。
(2) 單元控制站。根據工藝的要求，全廠(chǎng)共設有3個(gè)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，適用于對程序規模、指令處理速度及通訊要求較高的場(chǎng)合。它帶有一個(gè)mpi/dp接口，一個(gè)dp接口，還有一個(gè)profinet接口，同時(shí)為dp接口和profinet接口分配的分布式i/o點(diǎn)地址分別為8kb。單元控制站在現場(chǎng)進(jìn)行參數檢測，設備運行信號的采集、檢測和控制，并可通過(guò)該站的人機界面對設備進(jìn)行操作，同時(shí)向上位機系統實(shí)時(shí)傳送數據。上位機系統設定的控制參數通過(guò)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場(chǎng)設備的控制。單元控制站也對自身模板進(jìn)行監控，其診斷系統連續監測系統和過(guò)程的功能,記錄錯誤和特定系統事件。如果出現診斷報文事件，那么模板將會(huì )觸發(fā)一個(gè)診斷中斷，此后單元控制站中斷用戶(hù)程序的執行，執行相應的診斷中斷模塊。
4 單元控制站設計
4.1 plc1站
plc1站主要負責粗格柵、進(jìn)水泵房、細格柵和旋流沉砂池等設備的數據采集、現場(chǎng)控制柜以及電動(dòng)閘門(mén)的開(kāi)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(gè)16路di模塊、3個(gè)16路do模塊、5個(gè)8路ai模塊、1個(gè)8路ao模塊和一個(gè)擴展機架。本站對粗格柵、細格柵的控制采用液位差和時(shí)間控制。即當格柵前后液位差大于設定值后啟動(dòng)格柵機，或者當距離上次格柵運行的時(shí)間大于設定值時(shí)也要啟動(dòng)格柵機。這兩種控制方式中液位差控制的優(yōu)先級比時(shí)間控制的優(yōu)先級高。格柵機的控制流程圖，如圖3所示。
圖 3格柵機的控制流程圖
對提升泵的控制是根據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站主要負責厭氧池配水井、厭氧池和氧化溝等構筑物上的設備數據的采集、現場(chǎng)控制柜的操作以及電動(dòng)閘門(mén)的開(kāi)啟。本站對各個(gè)電動(dòng)閘門(mén)一般采取就地控制或者是遠程控制，只有對氧化溝上的do含量的控制實(shí)現了自動(dòng)控制。同時(shí)對于其它參數如nh3-n、ss、氧化還原電位、液位、溫度等實(shí)現了自動(dòng)采集并通過(guò)plc上傳中控室。本站主要配備3個(gè)擴展機架、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(gè)16路di模塊、9個(gè)16路do模塊、4個(gè)8路ai模塊、1個(gè)8路ao模塊。其組態(tài)圖如圖5所示。
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