SMATICS7—300PLC在自動提升泵站控制系統中的應用

胡曉飛

摘 要：本文選用了西門子公司的SMATIC S7-300可編程控制器和研華工控機構成自控系統，再配以先進的WINCC7.0監控軟件，對泵站進行系統控制，具體分析了系統結構與配置，PLC主要結構以及PLC控制功能。

關鍵詞：PLC技術 泵站 控制系統

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0001-02

疏港提升泵站是按3萬t/d供污水規模設計，泵站的自動控制系統采取“集中監測、分散控制”的方式，由中央監控站和1個分控站組成泵站工業局域網。分控站采用PLC可編程控制器對泵站的生產過程進行監測控制管理，PLC通過工業局域網將泵站的生產情況傳送至中央監控站的計算機系統。

1 系統選型及特點

根據該所長期從事泵站管理的經驗總結，我們在認真分析比較國內外知名公司工控產品的基礎上，選用了西門子公司的SMATIC S7-300可編程控制器和研華工控機構成自控系統，再配以先進的WINCC7.0監控軟件，實現對疏港提升泵站監控系統的各項功能，能完全滿足全廠自動控制系統的要求。

SMATIC S7-300PLC，作為西門子公司的新一代產品，具有以下特點。

該處理器具有如下功能：高速指令處理；每條二進制指令執行時間約0.2us，每條浮點數運行指令約0.6us；256 kB RAM；用于程序執行的擴展RAM可以顯著提高用戶程序空間。微存儲卡（最大8Mb，可擴展64M），可作為程序使用的裝載存儲器，同時也可以在CPU中存儲項目數據（全部的符號和注釋），可用于數據歸檔和配方管理；擴展靈活：多達21個單元（6機架結構）。

PROFIBUS DP接口：帶有PROFIBUS DP主/從接口的CPU315可以用來建立高速、易用的分布式自動化系統。

2 系統結構與配置

整個工程監控軟件編寫完后，應具有以下的功能。

（1）數據采集和管理功能。本監控軟件具有連通性和變量標簽管理器，除了支持西門子本身的PLC外，還支持第三方的設備（AB、GE、DDE和OPC接口），這樣為數據采集提供了方便。

（2）計算機的熱備與無擾動切換。本系統的服務器采用雙機熱備的方式，在冗余操作時，在計算機本身正常工作的同時，熱備機實時刷新本身的數據區，始終與本機的數據相同，當系統的軟件和硬件發生故障時，系統可自我恢復并繼續工作。

（3）監控功能。可根據用戶需求開發不同的監控功能。

（4）報表功能。WINCC本身自有的報表編輯器給用戶提供編輯不同的報表功能，同時數據文件支持流行的數據庫和分布式結構，并可在故障時就地存儲和轉發數據。

（5）MMI功能。該軟件提供強有力的圖形應用系統，根據需要可以生成“過程窗口”，并從窗口上可以監控到設備的運行情況。

（6）分布式的網絡結構。該軟件支持分布式網絡結構，完全可實現數據和資源共享。

3 PLC主要結構

數據采集層：數據采集層包含PLCI/O模塊，一次儀表、二次儀表等。

數據處理層：數據采集層的核心是CPU。CPU是按照自己的時鐘周期讀取映像區數據，并按照編寫好的STEP7程序對數據邏輯化組合，然后再次刷新到PLC的映像區。

數據鏈路MAC層：是數據鏈路層的底層協議。

數據鏈路LAC層：是數據鏈路層的高層協議，它負責基礎自動化和二級自動化間數據傳輸。

數據開發層：本方案采用WINCC7.0作為數據開發平臺，數據開發層是基于不同操作系統對采集數據進行二次可視化開發。

應用對話層：由操作員直接對上位機開發好的畫面進行操作、監控，實現“人機對話”。

本工程的網絡架構是自動化系統中基礎自動化與操作員站之間、基礎自動化相互之間的數據傳輸，都要依靠網絡手段完成。

4 PLC控制功能

控制方式描述如下。

遠程：對大部分受控設備來說，其就地控制箱（柜）上均設有“遠程/就地”控制選擇開關。當此開關拔到“遠程”位置時，受控設備的就地控制失效，本設備的監測和控制完全由自控系統完成。

就地：當受控設備的“遠程/就地”控制選擇開關拔到“就地”位置時，自控系統僅對該設備進行監測，而控制只能在就地控制箱（柜）上手動進行。

自動：是指自控系統根據工藝要求或某種特定條件，自動完成對受控設備的啟（開）、停（關）或調速（位）控制而無須人為干預。

手動：需要操作人員在現場通過觸摸屏“按鍵”或在監控中心通過鍵盤/鼠標點擊受控設備的啟、停“按鍵”才能夠控制設備動作的方式，也稱為“指令控制”。

以下是各控制站PLC控制功能。

硬件配置如下。

（1）CPU：315-2DP。

（2）數字輸入模塊：6ES73211 BL000AA0。

（3）數字輸出模塊：6ES73221BL000AA0。

（4）模擬輸入模塊：6ES73317KF010AB0。

（5）機架6ES73901AF300AA0。

（6）機柜及附屬設備。

①規格：800×500×2000。

②機柜內包括：空開、走線槽、接線端子、接地線、UPS及報警器等。

5 結語

本系統自動化程度較高，數據采集量大，控制站多，系統可靠性要求較高。但通過采用SIEMENS的產品和技術，系統基本達到設計要求，運行效果較好。

參考文獻

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