【正文】 供大量面向這些系統(tǒng)和技術(shù)的組件，確保S5/S7系列PLC連接的方便和通訊的高效。(3) WniCC還提供對SIMATIC PLC進行系統(tǒng)診斷的選項，給硬件維護提供了方便。 WinCC安裝界面，如圖4. 2所示。圖4. 2 WINCC安裝界面第五章污水處理廠自控系統(tǒng)實現(xiàn)5. 1 PLC的硬件組態(tài) 硬件組態(tài)是完成一個項目的第一步，硬件組態(tài)通過Step7軟件進行。所謂硬件組態(tài)，就是模擬真實的PLC硬件系統(tǒng)，將CPU、電源和信號模塊等設(shè)備安裝到相應(yīng)的機架上，并對PLC硬件模塊的參數(shù)進行設(shè)置和修改的過程。當(dāng)用戶需要修改模塊的參數(shù)或地址，需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通訊，或者需要將分布式外設(shè)連接到主站的時候，都要進行硬件組態(tài)。 在硬件組態(tài)時，首先創(chuàng)建項目。利用程序中的導(dǎo)向功能，可很很方便的創(chuàng)建項目：打開【SIMMIC Manager ]，在【File】菜單下單擊【New Project wizard】然后分別選擇CPU編程語言、。接著就可以通過【Hardware】進入硬件組態(tài)，如圖5. 1所示。 5. 2 PLC的程序設(shè)計5. 2. 1符號表 系統(tǒng)程序中可能用到的數(shù)字量、模擬量，都要通過符號來表示，所以在程序設(shè)計之前先創(chuàng)建符號表。安塞縣污水處理廠自控系統(tǒng)創(chuàng)建的符號表如圖5. 2所示 創(chuàng)建符號表5. 2. 2軟件塊 在Step7軟件中，結(jié)構(gòu)化的用廣程序是阻：“軟件塊”的形式實現(xiàn)的。塊是一些獨立的程序或者數(shù)據(jù)單元，在Step7中主要有以下幾種類型的塊：組織塊OB，功能FC和功能塊FB、系統(tǒng)功能SFC和系統(tǒng)功能塊SF背景共享數(shù)據(jù)塊DB。插入塊的方法如下：在Blocks目錄下的空白區(qū)域單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇【Insert New object】【Function】可插入一個FC。此時彈出一個Pc對話框。在這個對話框中填入FC的名稱、符號名和注釋，并選擇編程語言LAD，BTL或FBD。用同樣的方法可以插入OB，F(xiàn)B， DB等。 安塞縣污水處理廠自控系統(tǒng)的軟件塊如圖5. 3所示圖5. 3創(chuàng)建功能塊 OBl系統(tǒng)組織塊，是Step7程序的主體，優(yōu)先級是1，因此OB1通常總是可以被其他OB中斷，用于循環(huán)程序處理：FC工是提升泵控制功能塊，實現(xiàn)進水泵房3臺污水提升泵的啟動和停機:。FC3是二沉池等設(shè)各的控制功能塊：FC4是模擬量處理功能塊。在Step7標(biāo)準(zhǔn)控制功能中有多種PID控制模塊，使用時可直接選用。用戶可方便地通過連接和參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)簡單PID控制，其參數(shù)可通過上位機設(shè)置和修改。5. 3上位機監(jiān)控軟件開發(fā)5. 3. 1功能介紹 ： (1)工藝流程圖及運行參數(shù)的控制顯示：在上位機顯示安塞縣污水處理廠工藝流程圖，液位、流量、PH等工藝運行參數(shù)，實時顯示現(xiàn)場泵、閥門電動執(zhí)行器、曝氣轉(zhuǎn)碟等設(shè)各的運行狀態(tài)及監(jiān)控數(shù)據(jù)，并能對液位、流量、PH、溶解氧濃度、ORP值等數(shù)據(jù)進行設(shè)定和控制。主畫面模擬現(xiàn)場工作狀況，能夠直觀、精確了解現(xiàn)場工作狀況。 (2)數(shù)據(jù)查詢：，便于了解具體的工作情況:通過歷史數(shù)據(jù)曲線對采集到的數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫中，便于了解長時間工作的歷史趨勢。查詢時可保證精確、方便、快捷。 (3)報警功能：對超出設(shè)定值范圍的參數(shù)及設(shè)備故障進行報警。，并做相應(yīng)的處理，報警后將所需參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫中，供口后查詢。 (4)報表功能：對需要上報或?qū)Ρ?、報警記錄以及長期需要保存的數(shù)據(jù)生成報表進行定時或?qū)崟r打印存檔。5. 3. 2軟件開發(fā) 利用WinCC實現(xiàn)項目開發(fā)，先要創(chuàng)建一個項目:單擊【文件】【新建】，選，保存即可。 項目建立之后，要進行數(shù)據(jù)鏈接，建立WinCC與SIMATTC PLC的數(shù)據(jù)通訊。WinCC提供了一個稱為SIMATIC S7 Protocol Suite的通訊驅(qū)動程序。此通訊驅(qū)動程序支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和類型，通過它的通道單元提供與各種SIMATTC S7300和S7400PLC的通訊。數(shù)據(jù)鏈接建立以后，利用變量管理器設(shè)計程序中可能用到的變量。 然后利用圖形編輯器根據(jù)工藝流程和控制要求，編輯監(jiān)控畫面，并將其中的畫面對象和數(shù)據(jù)鏈接。winCC提供多種鏈接方式，如c語言程序、標(biāo)簽鏈接、動態(tài)對話框、事件觸發(fā)等，最后，完成報表的設(shè)計以及報警變量的設(shè)計等，此處不再詳述。以下是上位監(jiān)控軟件部分截圖。圖5. 4全局圖圖5. 5格柵系統(tǒng)圖5. 6水處理綜合廠房圖5. 7污泥處理系統(tǒng)第六章總結(jié)與展望6. 1總結(jié) 可編程序控制器(PLC)是70年代以來發(fā)展起來的一種區(qū)別于工業(yè)PC和單板機的工業(yè)控制產(chǎn)品。PLC從誕生至今，在短短30多年里得到了異常迅猛的發(fā)展，己經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。由于PLC具有通用性強、可靠性高、適應(yīng)性強、性價比高、編程方法簡單易學(xué)，體積小、能耗低，系統(tǒng)安裝、調(diào)試方便等特點，逐步替代了過去許多使用專用計算機和繼電器系統(tǒng)的場合，從而使其在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 運用工控組態(tài)軟件來實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)己成為工業(yè)發(fā)展中的必然趨勢。組態(tài)軟件所具備的實時多任務(wù)、接口開放、使用靈活、功能多樣，以及運行可靠等特點使其具有很強的實用價值。 本文對通過對國內(nèi)當(dāng)前的水資源狀況和污水處理工藝的仔細研究，結(jié)合現(xiàn)有的污水處理自動化工程項目一安塞縣污水處理廠自動控制項目，從控制網(wǎng)絡(luò)的選擇到監(jiān)控系統(tǒng)的建立，都提出了較快、較經(jīng)濟的解決方案。整個研究涉及到環(huán)境工程、生物化學(xué)、自動控制、機械、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和儀器儀表等眾多學(xué)科，是一個綜合性的研究領(lǐng)域。該項目采用了一種所謂“混合控制系統(tǒng)”的總體方案，即集中控制采用SIEMENS公司的S7300系列PLC構(gòu)成ProfiBusDP分布式控制系統(tǒng)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集和處理，進而對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。監(jiān)控上位機采用工控機對PLC數(shù)據(jù)進行記錄和監(jiān)控，并通過基于TCP/IP協(xié)議的光纖工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)的通訊。整個系統(tǒng)的開發(fā)工作主要有: (1)根據(jù)該項目實際要求，結(jié)合設(shè)計單位原始設(shè)計，對系統(tǒng)進行了整體修改。設(shè)計了現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)和計算機監(jiān)控系統(tǒng)。 (2)上位監(jiān)控系統(tǒng)采用WinCC組態(tài)軟件，通過二次開發(fā)實現(xiàn)了工藝流程畫面、數(shù)據(jù)顯示、記錄查詢、報警、報表打印、參數(shù)設(shè)定等功能，并實現(xiàn)了WinCC與S7300 PLC之間基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)通訊。 (3)通過對污水處理工藝各段的工藝流程及控制要求的分析，采用STEP7軟件，運用“結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計”方法，編制了該系統(tǒng)的現(xiàn)場PLC控制程序，實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備的自動控制。 通過設(shè)計和分析可以得到以下結(jié)論： (1)經(jīng)過一年多生產(chǎn)運行，實踐證明，采用本方案對安塞縣污水處理廠的過程控制是成功的。該控制系統(tǒng)設(shè)計和選型合理，自動化程度高，監(jiān)控界面操作簡單方便，同時又節(jié)約國債資金。 (2)監(jiān)控組態(tài)軟件WniCC是一個集成的人機界面((HMI)系統(tǒng)和監(jiān)控管理(SCADA)系統(tǒng)，利用其設(shè)計的監(jiān)控畫面具有Windows的動態(tài)效果。監(jiān)控軟件對現(xiàn)場設(shè)備運行狀況的模擬，使操作員可以對現(xiàn)場主要設(shè)備的運行情況有比較清楚的了解。監(jiān)控軟件可對數(shù)據(jù)進行設(shè)定、記錄、存檔，便于對歷史數(shù)據(jù)進行查詢。 (3) S7300系列PLC體積小、重量輕、功能強、性能好。特別是它的高度集成性能，簡化了污水處理的控制系統(tǒng)，減少了繼電器數(shù)量，安裝維修都十分方便。 (4) WniCC和STEP7合用，工控機與PLC合用的混合控制系統(tǒng)，合理地分擔(dān)了上位監(jiān)控、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制的任務(wù)，充分發(fā)揮不同設(shè)備的優(yōu)勢，使系統(tǒng)上下的有機結(jié)合變得非常容易，大幅度降低了工程時間和人力物力的消耗，是一種有特色、有前途的控制系統(tǒng)設(shè)計方案。 (5) Prof iBusDP現(xiàn)場總線適用于污水處理廠等一般工業(yè)領(lǐng)域，可靠性高、實時響應(yīng)性好、對環(huán)境要求低，是適合工業(yè)環(huán)境下系統(tǒng)組網(wǎng)的一種現(xiàn)場總線。ProfiBus為原有的自動化程度比較低的污水處理廠改造提供了一個可靠的方案，并為新污水處理廠的投資建設(shè)提供了一個低成本、穩(wěn)定可靠的選擇。(6)基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)具有傳輸速度高、低耗、易于安裝和兼容性好等方面的優(yōu)勢，支持幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是企業(yè)管理層廣泛采用的一種網(wǎng)絡(luò)。6. 2展望 目前現(xiàn)場總線技術(shù)受到了普遍關(guān)注，其優(yōu)越性是顯而易見的。然而現(xiàn)場總線的統(tǒng)一特別困難，人們幾乎花了整整20年的時間來理解現(xiàn)場總線的應(yīng)用和復(fù)雜性。現(xiàn)在，由于國內(nèi)外大的公司積極參與，現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和相應(yīng)儀表控制技術(shù)的開發(fā)正在向前發(fā)展，這種發(fā)展勢頭是以往任何技術(shù)所無法比擬的。目前就污水處理廠來說，包括溶解氧、COD和BOD，ORP，氨氮等在線檢測儀表都支持現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)采集和診斷功能，但是其價位相對較高，還不適應(yīng)國內(nèi)小型污水處理廠的選擇使用。相信在不久的將來，會看到越來越多的現(xiàn)場總線產(chǎn)品，選擇的余地也會越來越大。 當(dāng)今，工業(yè)以太網(wǎng)已呈現(xiàn)迅猛的發(fā)展勢頭，它可能實現(xiàn)全部功能，但在經(jīng)濟上一段時間內(nèi)會不太合理，而且以太網(wǎng)難以逾越信號碰撞這個障礙。所以當(dāng)前的情況下將以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線相結(jié)合，是完成項目的一個即經(jīng)濟又高效的方案。 參考文獻[1] : 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006. 14[2] 曹鳳中，: 中國環(huán)境科學(xué)出版社，1993. 12[3] ，[4] ，2008，33(2).8991[5] : 清華大學(xué)出版社，1999. 1518[6] 許繼平，劉載文，[ j ]. ，21 (4) .70一77[7] 鄭文波，陽憲惠等，. 5[8] : . 10[9] (ProfiBUS)技術(shù)應(yīng)用論文集(1).北京: 中國機電一體化術(shù)應(yīng)用協(xié)會，2004. 18[10] (2).北京: 中國機電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會，2004. 62443