本論文是依托某發電廠廢水處理項目設計與實現展開研究討論的。該項目的主要任務是設計一套符合廢水處理工藝要求、采用現場總線技術實現監控功能的PLC控製係統。該係統克服了人工控製精度低、操作運行繁瑣
、wucaozuokenengxingdadengquedian。xitongdefeishuichuligongyiliuchengjuyouyidingdexianjinxing，dadaoledianchangfeishuilingpaifang，dadatigaoleshuideliyonglv。lunwenzhezhongyanjiutantaolePLC控kong製zhi係xi統tong及ji現xian場chang總zong線xian監jian控kong部bu分fen的de設she計ji思si想xiang和he具ju體ti實shi現xian
，並bing對dui其qi中zhong的de工gong程cheng問wen題ti作zuo了le較jiao詳xiang細xi的de討tao論lun。針zhen對dui現xian場chang總zong線xian監jian控kong部bu分fen的de報bao表biao及ji打da印yin工gong程cheng問wen題ti，作zuo者zhe提ti出chu了le用yong外wai部bu應ying用yong程cheng序xuActiveXjishujinxingkuozhanshejidefanganbingzaigongchengzhongdedaoleshixian。zuihou

，zuozheduiyonghujuyuwangyuanchengjiankongjishujinxingleyanjiutaolun
，tichuyitaojiyujuyuwangheshujukujishudeyuanchengjiankongfanganbingtongguoshiyanzhengminglegaifangandekexingxing。

　　一、項目簡介
　　本電廠廢水處理控製係統項目所在地位於山西省霍州市。霍州發電廠於1967年1月由水利電力部批準籌建
，采用火力發電

，裝機容量40萬千瓦

，年發電量25億千瓦•時，主要擔負著山西中南部地區工農業生產及人民生活用電，是山西電網的主力電廠。
　　霍州發電廠建設時正處於中國發展的特殊年代
，在選廠
、設計、設備選購、施工、anzhuanghetouchanfadiandengfangmianzhuiqiujianyifadian，geianquanjingjishengchanliuxiaxiantianquexian。youyuhuolifadianchangshigongyeyongshuidahu，yincimeitiandegongyefeishuiruguozhijiepaifang，bujinlangfeishuiziyuan
，erqiehuizaochengyanzhongdehuanjingwuran。
　　yiwangdefeishuichulixitongcaiyongrengongshoudongkongzhi，zaochengrenyuangongzuoqiangduda
，kongzhixiaolvdi，kongzhigongyiluohou。bencixiangmucaiyongquanxindezidongkongzhixitonghejiankongjishukeyikefuyiqianrengongkongzhijingdudi、運行操作繁瑣
、誤(wu)操(cao)作(zuo)可(ke)能(neng)性(xing)大(da)等(deng)缺(que)點(dian)，該(gai)係(xi)統(tong)的(de)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)先(xian)進(jin)性(xing)

，達(da)到(dao)了(le)電(dian)廠(chang)廢(fei)水(shui)零(ling)排(pai)放(fang)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)水(shui)的(de)利(li)用(yong)率(lv)。同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)網(wang)絡(luo)把(ba)監(jian)控(kong)數(shu)據(ju)融(rong)入(ru)整(zheng)個(ge)電(dian)廠(chang)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)管(guan)理(li)中(zhong)
，節(jie)省(sheng)人(ren)力(li)物(wu)力(li)，便(bian)於(yu)集(ji)中(zhong)管(guan)理(li)。通(tong)過(guo)本(ben)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)把(ba)處(chu)理(li)過(guo)的(de)廢(fei)水(shui)再(zai)納(na)入(ru)整(zheng)個(ge)電(dian)廠(chang)的(de)水(shui)循(xun)環(huan)中(zhong)，提(ti)高(gao)電(dian)廠(chang)用(yong)水(shui)的(de)效(xiao)率(lv)，節(jie)約(yue)成(cheng)本(ben)，提(ti)高(gao)了(le)整(zheng)體(ti)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。使(shi)電(dian)廠(chang)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)管(guan)理(li)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)生(sheng)產(chan)方(fang)麵(mian)達(da)到(dao)一(yi)個(ge)新(xin)的(de)高(gao)度(du)。

圖1  霍州發電廠汙水處理池外景

二、係統介紹
　　1． 項目工藝簡介
　　本次項目的主要任務包括含煤廢水的回放
、化學再生廢水收集
、主廠房內係統優化消防、生活水係統隔離
、生活汙水及工業廢水回用工程。采用一定的汙水處理工藝，並通過自動化控製達到預期規定的控製指標。整個廢水處理係統由收集池
、調節水池
、淨化器
、汙泥池
、清水池等部分組成，在廢水處理過程中，我們將係統劃分為五個子係統來處理，分別為：淨水係統、儲藥係統
、過渡調節係統
、清水回用係統以及汙泥濃縮係統。

　　電廠的廢水處理係統工藝流程圖如圖2所示：圖中的圓代表收集水泵；長方形代表集水池；長圓罐代表一體化淨化器，係統中共有四個淨化器，其餘三個在圖中省略。箭頭的指向代表廢水的流向
，其流向為從左往右。

圖2  電廠廢水處理係統工藝流程圖

2．項目方案
　　為保證廢水處理係統安全穩定的運行
，該項目中控製器、執行器
、監控組態部分均采用西門子係列產品
，主要有以下幾部分：
a. 負載電源模塊(PS)：PS 307
b. 接口模塊(IM)：IM360，IM361
c. 中央處理單元(CPU)：CPU315-2DP
d. 信號模塊(SM)：數字量輸入模塊SM321，數字量輸出模塊SM322，模擬量輸入模塊SM331
，模擬量輸出模塊SM332
e. 執行器：MicroMaster430/420變頻器
f. 監控組態軟件：WINCC(Windows Control Center)6.0

　　三、控製係統構成
　　控製係統的設計包括PLC控製係統部分
，係統采集與執行器控製部分以及上位機的監控係統部分。係統結構設計圖如圖3所示。

圖3  係統結構設計圖

1． 係統硬件配置
　　在電廠汙水處理控製係統中，根據用戶要求及實際情況分析，我們采用西門子公司的S7-300係列產品來完成此項目。參照西門子公司提供的產品技術參數，以S7-300係列中的CPU315-2DP實現控製功能，由於該係統模擬及數字輸入輸出量較多，采用接口模塊IM360、IM361（主機架使用IM360
，擴展機架使用IM361）連接擴展的信號模塊滿足係統要求
，其中信號模塊包括若幹數字量輸入模塊 SM321
，數字量輸出模塊 SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332。

　　現場多台工作泵采用西門子MicroMaster430變頻器，MicroMaster430變bian頻pin器qi除chu了le具ju有you第di四si代dai變bian頻pin器qi的de特te點dian以yi外wai，還hai具ju有you應ying用yong於yu風feng機ji和he泵beng類lei的de硬ying件jian和he軟ruan件jian特te征zheng，尤you其qi適shi合he用yong於yu風feng機ji和he水shui泵beng負fu載zai的de控kong製zhi。使shi用yong此ci種zhong型xing號hao的de變bian頻pin器qi可ke以yi節jie約yue能neng源yuan消xiao耗hao

，降jiang低di運yun行xing噪zao聲sheng，對dui環huan境jing起qi到dao很hen好hao的de保bao護hu作zuo用yong。
電廠汙水處理控製係統的輸入輸出信號主要分成4個部分，放在三個相連的導軌上：

模擬量輸入：一站集水池液位，二站集水池液位，清水池液位，汙泥池液位，過渡水池液位，溶藥箱液位，流量計和四個進化器的濁度和壓差。

模擬量輸出：四個控製變頻器（一站收集水泵、回用水泵
、加藥計量泵a、加藥計量泵b）。

數字量輸入：分為各個水泵風機的運行，故障反饋信號，手/自動選擇信號；各個閥門的手動開


，關控製信號
，故障反饋信號和手/自動選擇信號。

數字量輸出：分別為對各個水泵
、風機的開
、關、複位輸出控製信號；各個閥門的開
，關輸出控製信號；變頻器的啟動，複位控製信號。

 

　　係統配置了操作員站和工程師站，操作員站的上位機采用研華科技的610H工控機
，監控係統使用西門子WINCC監控組態軟件，它不僅能很好的支持S7係列的CPU，還集成了多種網絡連接方式
，使上位機與自動化係統的連接工作非常方便。而且它提供了適用於工業的圖形顯示
、消息報警、過程值歸檔以及報表打印等模塊
，具有高性能的過程耦合、快速的畫麵更新
、以及可靠的數據管理功能。圖4所示為WINCC組態示意圖。

 圖4  WINCC組態示意圖

2．控製方案選擇
　　在采用本係統實施方案前，客戶擬采用CPU315模塊及通信處理器模塊CP343-1實現係統要求，由於CP343-1有其自身的處理器可連接SIMATIC S7-300和工業以太網等 

，可獨立處理數據通信，這樣使得係統可擴展性增強。由於考慮到項目總體預算及成本，本方案將前方案中CPU315模塊換為CPU315-2DP，並省去通信處理器模塊CP343-1，這樣既滿足了係統要求
，又減少了係統模塊，綜合計算後為項目開發節約了不少硬件開支。

　　四、控製係統完成的功能
　　1．控製係統功能及指標
　　（1）軟件實現
　　根據工藝，整個係統的程序由下列幾個部分組成：1#集水池、2#集水池、清水池


、調節水池、淨化器正洗、淨化器反洗、加藥、淨jing化hua器qi停ting止zhi。每mei個ge程cheng序xu都dou可ke以yi單dan獨du控kong製zhi和he單dan獨du運yun行xing，同tong時shi每mei個ge程cheng序xu又you是shi係xi統tong的de組zu成cheng部bu分fen
，它ta們men之zhi間jian互hu相xiang有you數shu據ju的de傳chuan輸shu。它ta們men組zu合he在zai一yi起qi動dong作zuo就jiu構gou成cheng了le完wan整zheng的dePLC控製係統程序。下圖5為工業部分現場圖：

圖5   工業現場

     程序中編程采用STEP 7軟件。這套軟件不僅是一個簡單的程序編寫軟件


，還集成了硬件組態
、網絡組態、係統調試、項目管理等各種功能，使項目的實施更加方便。在本控製係統的完成過程中，主要進行了以下幾部分的程序設計（如圖6）：

圖6 項目OB1中程序結構圖

 

圖6中：DB11-DB14：              對應四個淨化器的正洗背景數據塊
DB15-DB18：              對應四個淨化器的反洗背景數據塊
DB19-DB22：              對應四個淨化器的停止背景數據塊
    

　　由you廢fei水shui處chu理li的de工gong藝yi流liu程cheng可ke以yi知zhi道dao，廢fei水shui在zai經jing過guo一yi係xi列lie的de水shui池chi後hou最zui終zhong進jin入ru四si個ge廢fei水shui淨jing化hua器qi，在zai淨jing化hua器qi裏li經jing過guo工gong藝yi的de處chu理li後hou排pai放fang到dao清qing水shui池chi中zhong。從cong程cheng序xu角jiao度du看kan，四si個ge廢fei水shui淨jing化hua器qi的de控kong製zhi流liu程cheng一yi致zhi，因yin此ci沒mei有you必bi要yao為wei每mei個ge淨jing化hua器qi編bian寫xie一yi段duan代dai碼ma，隻zhi需xu編bian寫xie一yi個ge函han數shu塊kuai
，讓rang它ta們men都dou調tiao用yong即ji可ke。