西门子PLC控制系统在污水处理控制中的应用

虞哲良

摘 要：以实际化工厂的污水处理站为例，说明污水处理控制系统的组成和实现，并总结了西门子PLC和WINCC画面组态软件在污水控制系统中的应用。

关键词：西门子PLC；污水处理；控制系统；监控系统

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0080-02

本公司污水处理站的控制系统采用的是Siemens S7-300型PLC，操作界面采用Wincc组态软件对整个污水处理流程进行监视和控制。经过几年的使用，系统运行状况依然良好，出水指标、控制可靠性、安全性等也都符合设计要求。

1 控制系统组成

1.1 系统硬件组成

系统硬件主要包括：①控制单元。本系统硬件采用Siemens 6ES7 315 2AG10 0AB0型号的CPU，下带四个远程I/0站；其中模拟量输入卡件11块，模拟量输出卡件1块，数字量输入卡件8块，数字量输出卡件6块。各个远程I/O单元通过Siemens Profibus-DP总线和CPU通讯。②人机接口单元。人机接口单元采用两台工控计算机，并安装了MPI通信卡，以实现上位机与PLC之间的通信。计算机操作系统上安装了Wincc监控软件包来实现对过程数据的实时监控。两台上位机的权限是相同的，操作员可以进行平行操作，PLC控制单元执行人机接口单元最新下达的控制指令。

1.2 系统软件构成

系统软件主要包括：①计算机操作系统采用windows xp professional中文版操作系统。windows xp professional中文版为用户提供了一个快速、高效的多用户、多任务操作的系统环境，是目前使用广泛的工控操作系统。②历史数据库采用Microsoft SQLServer 2005中文版软件。在数据库服务器上安装Microsoft SQL2005中文版数据库软件，用来储存整个污水厂重要的历史数据，通过Wincc6.2与Microsoft SQL 2005的通讯来读取历史数据。另外，单独设计一个数据库服务器可以避免因系统局部故障导致历史数据丢失现象的发生。③上位机监控软件采用Wincc6.2组态软件来实现。Wincc6.2监控组态软件是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理系统，它包括变量管理、结构变量、图形编辑器、报警记录、变量记录、全局脚本、文本库、用户管理等功能，使其具有高性能的过程耦合、快速的画面更新和可靠的数据管理功能，从而实现了对整个系统的开关量、状态量、模拟量的采集和处理，并显示在操作站的界面上，便于操作员及时掌握系统的运行情况。④STEP 7编程软件可以实现对PLC系统的组态和编程。

2 控制系统的方式

本公司废水处理站在设计上采用本地、自动两级控制方式，实现全厂范围内污水处理工艺流程的监测和相关工艺设备运行状态的监控。具体包括两种控制方式：①现场手动控制。在各电气站点设置就地控制箱，可单独启、停各操控设备和各执行机构。②PLC自动控制。由PLC根据现场各测试设备采集的数据和系统设备运行的逻辑关系，自动控制各站点内的电气设备运行状态。

3 系统结构特点

系统供电安全可靠，系统机柜内220 V交流电源和24 V直流电源都接入UPS电源系统，外部电源故障断电后可维持60 min不间断供电，不会对PLC系统供电产生影响。在PLC控制程序编写上采用结构化编程方式，其最大的优点就是有利于整套控制系统的调试和维护，并根据生产的实际需要增加或减少部分控制功能，从而大大地提高了系统的可维护性和可扩展性。

4 控制系统工艺流程

控制系统工艺流程画面如图1所示。

4.1 报警信息栏

在操作画面中最上端设有报警信息栏，信息栏中可以显示最近的三条系统报警记录。

4.2 按钮

操作画面中按照按钮的功能划分共有三种按钮：①A按钮用于调出画面，例如“PH趋势”“定时设定”“报警一览”“电机总览”等；②B为系统公用按钮，例如“Reset”“Mute”“Reset”按钮是系统所有设备的复位按钮，“Mute”按钮是系统蜂鸣器的静音按钮；③C为“Alarm”，此按钮用于指示系统的信息，当有新的报警出现的时候，按钮的背景色变成红色并且以约1 Hz的频率闪烁。

4.3 设备操作面板

以阀门为例，如图2所示，“打开”“关闭”“异常”分别用来指示阀门的状态，“自动/手动”转换开关，用来改变阀门的控制方式，不同的控制方式系统显示不同的颜色；当阀门的控制方式在“手动”控制的时候，阀门的开关受“开”“关”按钮的完全控制；当阀门的控制方式处于“自动”的控制方式的时候，“开”“关”按钮只是阀门开或者关的条件之一。

4.4 工艺管线

操作画面中工艺管线的颜色主要有三种颜色组成，“紫色”表示的是“空气”管线；“淡蓝色”表示的是“加药”管线；“绿色”表示的是“污水”管线。

5 系统报警画面

系统报警画面就是用来显示系统报警的表格，它使用的是wincc自带的一个控件。当有新的报警出现时，该条目位于表格中最下面的一行，显示红色并闪烁；如果报警出现之后又消失，该条目显示绿色；如果经过人工确认，该条目显示蓝色。

系统报警画面有如下的工具栏，从左到右依次是“消息列表”“短期归档”“长期归档”“锁定列表”“确认”“自动滚动激活/取消激活”“选择对话框”“打印消息列表”“显示第一条报警”“显示最后一条报警”“显示下一条报警”“显示上一条报警”“打开消息文本对话框”“报警回路”“锁定”“排序”“时间基准”。

6 结束语

用西门子S7-300 PLC设计的自控系统在本公司污水处理站投入使用以来，至今都在稳定、可靠地运行着，设备具有调试简单、操作方便、使用安全、故障率低的特点，提高了劳动生产率。同时由于软硬件均采用模块化结构，方便了工程技术人员的安装、调试和维修，因此该自控系统有着广泛的应用和发展前景。

〔编辑：王霞〕

摘 要：以实际化工厂的污水处理站为例，说明污水处理控制系统的组成和实现，并总结了西门子PLC和WINCC画面组态软件在污水控制系统中的应用。

关键词：西门子PLC；污水处理；控制系统；监控系统

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0080-02

本公司污水处理站的控制系统采用的是Siemens S7-300型PLC，操作界面采用Wincc组态软件对整个污水处理流程进行监视和控制。经过几年的使用，系统运行状况依然良好，出水指标、控制可靠性、安全性等也都符合设计要求。

1 控制系统组成

1.1 系统硬件组成

系统硬件主要包括：①控制单元。本系统硬件采用Siemens 6ES7 315 2AG10 0AB0型号的CPU，下带四个远程I/0站；其中模拟量输入卡件11块，模拟量输出卡件1块，数字量输入卡件8块，数字量输出卡件6块。各个远程I/O单元通过Siemens Profibus-DP总线和CPU通讯。②人机接口单元。人机接口单元采用两台工控计算机，并安装了MPI通信卡，以实现上位机与PLC之间的通信。计算机操作系统上安装了Wincc监控软件包来实现对过程数据的实时监控。两台上位机的权限是相同的，操作员可以进行平行操作，PLC控制单元执行人机接口单元最新下达的控制指令。

1.2 系统软件构成

系统软件主要包括：①计算机操作系统采用windows xp professional中文版操作系统。windows xp professional中文版为用户提供了一个快速、高效的多用户、多任务操作的系统环境，是目前使用广泛的工控操作系统。②历史数据库采用Microsoft SQLServer 2005中文版软件。在数据库服务器上安装Microsoft SQL2005中文版数据库软件，用来储存整个污水厂重要的历史数据，通过Wincc6.2与Microsoft SQL 2005的通讯来读取历史数据。另外，单独设计一个数据库服务器可以避免因系统局部故障导致历史数据丢失现象的发生。③上位机监控软件采用Wincc6.2组态软件来实现。Wincc6.2监控组态软件是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理系统，它包括变量管理、结构变量、图形编辑器、报警记录、变量记录、全局脚本、文本库、用户管理等功能，使其具有高性能的过程耦合、快速的画面更新和可靠的数据管理功能，从而实现了对整个系统的开关量、状态量、模拟量的采集和处理，并显示在操作站的界面上，便于操作员及时掌握系统的运行情况。④STEP 7编程软件可以实现对PLC系统的组态和编程。

2 控制系统的方式

本公司废水处理站在设计上采用本地、自动两级控制方式，实现全厂范围内污水处理工艺流程的监测和相关工艺设备运行状态的监控。具体包括两种控制方式：①现场手动控制。在各电气站点设置就地控制箱，可单独启、停各操控设备和各执行机构。②PLC自动控制。由PLC根据现场各测试设备采集的数据和系统设备运行的逻辑关系，自动控制各站点内的电气设备运行状态。

3 系统结构特点

系统供电安全可靠，系统机柜内220 V交流电源和24 V直流电源都接入UPS电源系统，外部电源故障断电后可维持60 min不间断供电，不会对PLC系统供电产生影响。在PLC控制程序编写上采用结构化编程方式，其最大的优点就是有利于整套控制系统的调试和维护，并根据生产的实际需要增加或减少部分控制功能，从而大大地提高了系统的可维护性和可扩展性。

4 控制系统工艺流程

控制系统工艺流程画面如图1所示。

4.1 报警信息栏

在操作画面中最上端设有报警信息栏，信息栏中可以显示最近的三条系统报警记录。

4.2 按钮

操作画面中按照按钮的功能划分共有三种按钮：①A按钮用于调出画面，例如“PH趋势”“定时设定”“报警一览”“电机总览”等；②B为系统公用按钮，例如“Reset”“Mute”“Reset”按钮是系统所有设备的复位按钮，“Mute”按钮是系统蜂鸣器的静音按钮；③C为“Alarm”，此按钮用于指示系统的信息，当有新的报警出现的时候，按钮的背景色变成红色并且以约1 Hz的频率闪烁。

4.3 设备操作面板

以阀门为例，如图2所示，“打开”“关闭”“异常”分别用来指示阀门的状态，“自动/手动”转换开关，用来改变阀门的控制方式，不同的控制方式系统显示不同的颜色；当阀门的控制方式在“手动”控制的时候，阀门的开关受“开”“关”按钮的完全控制；当阀门的控制方式处于“自动”的控制方式的时候，“开”“关”按钮只是阀门开或者关的条件之一。

4.4 工艺管线

操作画面中工艺管线的颜色主要有三种颜色组成，“紫色”表示的是“空气”管线；“淡蓝色”表示的是“加药”管线；“绿色”表示的是“污水”管线。

5 系统报警画面

系统报警画面就是用来显示系统报警的表格，它使用的是wincc自带的一个控件。当有新的报警出现时，该条目位于表格中最下面的一行，显示红色并闪烁；如果报警出现之后又消失，该条目显示绿色；如果经过人工确认，该条目显示蓝色。

系统报警画面有如下的工具栏，从左到右依次是“消息列表”“短期归档”“长期归档”“锁定列表”“确认”“自动滚动激活/取消激活”“选择对话框”“打印消息列表”“显示第一条报警”“显示最后一条报警”“显示下一条报警”“显示上一条报警”“打开消息文本对话框”“报警回路”“锁定”“排序”“时间基准”。

6 结束语

用西门子S7-300 PLC设计的自控系统在本公司污水处理站投入使用以来，至今都在稳定、可靠地运行着，设备具有调试简单、操作方便、使用安全、故障率低的特点，提高了劳动生产率。同时由于软硬件均采用模块化结构，方便了工程技术人员的安装、调试和维修，因此该自控系统有着广泛的应用和发展前景。

〔编辑：王霞〕

摘 要：以实际化工厂的污水处理站为例，说明污水处理控制系统的组成和实现，并总结了西门子PLC和WINCC画面组态软件在污水控制系统中的应用。

关键词：西门子PLC；污水处理；控制系统；监控系统

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0080-02

本公司污水处理站的控制系统采用的是Siemens S7-300型PLC，操作界面采用Wincc组态软件对整个污水处理流程进行监视和控制。经过几年的使用，系统运行状况依然良好，出水指标、控制可靠性、安全性等也都符合设计要求。

1 控制系统组成

1.1 系统硬件组成

系统硬件主要包括：①控制单元。本系统硬件采用Siemens 6ES7 315 2AG10 0AB0型号的CPU，下带四个远程I/0站；其中模拟量输入卡件11块，模拟量输出卡件1块，数字量输入卡件8块，数字量输出卡件6块。各个远程I/O单元通过Siemens Profibus-DP总线和CPU通讯。②人机接口单元。人机接口单元采用两台工控计算机，并安装了MPI通信卡，以实现上位机与PLC之间的通信。计算机操作系统上安装了Wincc监控软件包来实现对过程数据的实时监控。两台上位机的权限是相同的，操作员可以进行平行操作，PLC控制单元执行人机接口单元最新下达的控制指令。

1.2 系统软件构成

系统软件主要包括：①计算机操作系统采用windows xp professional中文版操作系统。windows xp professional中文版为用户提供了一个快速、高效的多用户、多任务操作的系统环境，是目前使用广泛的工控操作系统。②历史数据库采用Microsoft SQLServer 2005中文版软件。在数据库服务器上安装Microsoft SQL2005中文版数据库软件，用来储存整个污水厂重要的历史数据，通过Wincc6.2与Microsoft SQL 2005的通讯来读取历史数据。另外，单独设计一个数据库服务器可以避免因系统局部故障导致历史数据丢失现象的发生。③上位机监控软件采用Wincc6.2组态软件来实现。Wincc6.2监控组态软件是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理系统，它包括变量管理、结构变量、图形编辑器、报警记录、变量记录、全局脚本、文本库、用户管理等功能，使其具有高性能的过程耦合、快速的画面更新和可靠的数据管理功能，从而实现了对整个系统的开关量、状态量、模拟量的采集和处理，并显示在操作站的界面上，便于操作员及时掌握系统的运行情况。④STEP 7编程软件可以实现对PLC系统的组态和编程。

2 控制系统的方式

本公司废水处理站在设计上采用本地、自动两级控制方式，实现全厂范围内污水处理工艺流程的监测和相关工艺设备运行状态的监控。具体包括两种控制方式：①现场手动控制。在各电气站点设置就地控制箱，可单独启、停各操控设备和各执行机构。②PLC自动控制。由PLC根据现场各测试设备采集的数据和系统设备运行的逻辑关系，自动控制各站点内的电气设备运行状态。

3 系统结构特点

系统供电安全可靠，系统机柜内220 V交流电源和24 V直流电源都接入UPS电源系统，外部电源故障断电后可维持60 min不间断供电，不会对PLC系统供电产生影响。在PLC控制程序编写上采用结构化编程方式，其最大的优点就是有利于整套控制系统的调试和维护，并根据生产的实际需要增加或减少部分控制功能，从而大大地提高了系统的可维护性和可扩展性。

4 控制系统工艺流程

控制系统工艺流程画面如图1所示。

4.1 报警信息栏

在操作画面中最上端设有报警信息栏，信息栏中可以显示最近的三条系统报警记录。

4.2 按钮

操作画面中按照按钮的功能划分共有三种按钮：①A按钮用于调出画面，例如“PH趋势”“定时设定”“报警一览”“电机总览”等；②B为系统公用按钮，例如“Reset”“Mute”“Reset”按钮是系统所有设备的复位按钮，“Mute”按钮是系统蜂鸣器的静音按钮；③C为“Alarm”，此按钮用于指示系统的信息，当有新的报警出现的时候，按钮的背景色变成红色并且以约1 Hz的频率闪烁。

4.3 设备操作面板

以阀门为例，如图2所示，“打开”“关闭”“异常”分别用来指示阀门的状态，“自动/手动”转换开关，用来改变阀门的控制方式，不同的控制方式系统显示不同的颜色；当阀门的控制方式在“手动”控制的时候，阀门的开关受“开”“关”按钮的完全控制；当阀门的控制方式处于“自动”的控制方式的时候，“开”“关”按钮只是阀门开或者关的条件之一。

4.4 工艺管线

操作画面中工艺管线的颜色主要有三种颜色组成，“紫色”表示的是“空气”管线；“淡蓝色”表示的是“加药”管线；“绿色”表示的是“污水”管线。

5 系统报警画面

系统报警画面就是用来显示系统报警的表格，它使用的是wincc自带的一个控件。当有新的报警出现时，该条目位于表格中最下面的一行，显示红色并闪烁；如果报警出现之后又消失，该条目显示绿色；如果经过人工确认，该条目显示蓝色。

系统报警画面有如下的工具栏，从左到右依次是“消息列表”“短期归档”“长期归档”“锁定列表”“确认”“自动滚动激活/取消激活”“选择对话框”“打印消息列表”“显示第一条报警”“显示最后一条报警”“显示下一条报警”“显示上一条报警”“打开消息文本对话框”“报警回路”“锁定”“排序”“时间基准”。

6 结束语

用西门子S7-300 PLC设计的自控系统在本公司污水处理站投入使用以来，至今都在稳定、可靠地运行着，设备具有调试简单、操作方便、使用安全、故障率低的特点，提高了劳动生产率。同时由于软硬件均采用模块化结构，方便了工程技术人员的安装、调试和维修，因此该自控系统有着广泛的应用和发展前景。

〔编辑：王霞〕