基于S7-400的污水厂SCADA解决方案
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3.3 系统功能设计
(1)上位机监控系统的功能。上位机采用了两台研华工业控制计算机，通过工业以太网与现场的plc主站相连。上位机操作系统采用的是windows xp，监控软件采用的是webaccess。上位机的主要功能是对污水处理厂的数据进行采集；对自动控制系统的参数进行设置；完成控制系统的组态，同时可以进行在线、离线编程及设定参数的修改；通过显示的控制过程画面和实时的数据来监控生产过程；能对历史数据进行统计分析和储存并且能够完成报表打印。另外在工厂局域网内接入了inte-rnet，从而实现了局域网、本地网、远程网的跨区域远程现场设备监控功能。这样管理者可以随时随地的通过各种上网方式获得水厂的信息，将范围扩展到了工厂监控级，实现了上层信息网和控制网相结合。
(2) 单元控制站。根据工艺的要求，全厂共设有3个单元控制站，分别为plc1站、plc2站和plc3站。单元控制站选用simatic s7-400系列的plc。cpu选用了cpu414-3dp，该cpu具有中等性能，适用于对程序规模、指令处理速度及通讯要求较高的场合。它带有一个mpi/dp接口，一个dp接口，还有一个profinet接口，同时为dp接口和profinet接口分配的分布式i/o点地址分别为8kb。单元控制站在现场进行参数检测，设备运行信号的采集、检测和控制，并可通过该站的人机界面对设备进行操作，同时向上位机系统实时传送数据。上位机系统设定的控制参数通过光纤以太网传送给单元控制站，然后由单元控制站完成对现场设备的控制。单元控制站也对自身模板进行监控，其诊断系统连续监测系统和过程的功能,记录错误和特定系统事件。如果出现诊断报文事件，那么模板将会触发一个诊断中断，此后单元控制站中断用户程序的执行，执行相应的诊断中断模块。
4 单元控制站设计
4.1 plc1站
plc1站主要负责粗格栅、进水泵房、细格栅和旋流沉砂池等设备的数据采集、现场控制柜以及电动闸门的开启。本站主要配备1块cpu414-3dp模块、2块ps407 10a电源模块、1块cp 443-1通讯处理器、2块im 460-0接口模块、5个16路di模块、3个16路do模块、5个8路ai模块、1个8路ao模块和一个扩展机架。本站对粗格栅、细格栅的控制采用液位差和时间控制。即当格栅前后液位差大于设定值后启动格栅机，或者当距离上次格栅运行的时间大于设定值时也要启动格栅机。这两种控制方式中液位差控制的优先级比时间控制的优先级高。格栅机的控制流程图，如图3所示。
图 3格栅机的控制流程图
对提升泵的控制是根据液位的高低决定泵的启停，其控制流程图如图4所示。
图4 提升泵控制流程图
4.2 plc2站
plc2站主要负责厌氧池配水井、厌氧池和氧化沟等构筑物上的设备数据的采集、现场控制柜的操作以及电动闸门的开启。本站对各个电动闸门一般采取就地控制或者是远程控制，只有对氧化沟上的do含量的控制实现了自动控制。同时对于其它参数如nh3-n、ss、氧化还原电位、液位、温度等实现了自动采集并通过plc上传中控室。本站主要配备3个扩展机架、1块cpu414-3dp模块、3块ps407 10a电源模块、1块cp 443-1通讯处理器、3块im 460-0接口模块、20个16路di模块、9个16路do模块、4个8路ai模块、1个8路ao模块。其组态图如图5所示。
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