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案例頻道一、工程簡介
本工程為神華陽光發(fā)電有限公司擴(kuò)建(2×135MW CFB)煤矸石發(fā)電項目的工業(yè)污水處理系統(tǒng)。系統(tǒng)總裝機(jī)容量340KW，其中9臺潛水泵，單臺功率為22KW。2臺回流水泵，功率為15KW。實際運(yùn)行功率228KW，備用功率58KW，不常用功率54KW。
本工程主要處理發(fā)電廠產(chǎn)生的混合污水(其中主要為電廠的工業(yè)污水和經(jīng)過生物二級處理后的生活污水)，通過管道輸送到調(diào)節(jié)水池。
控制水平：滿足工藝要求的熱備系統(tǒng)。系統(tǒng)可以實現(xiàn)全自動控制，要求通過可編程控制器和上位計算機(jī)實現(xiàn)。
本工程為神華陽光發(fā)電有限公司擴(kuò)建(2×135MW CFB)煤矸石發(fā)電項目的工業(yè)污水處理系統(tǒng)。系統(tǒng)總裝機(jī)容量340KW，其中9臺潛水泵，單臺功率為22KW。2臺回流水泵，功率為15KW。實際運(yùn)行功率228KW，備用功率58KW，不常用功率54KW。
本工程主要處理發(fā)電廠產(chǎn)生的混合污水(其中主要為電廠的工業(yè)污水和經(jīng)過生物二級處理后的生活污水)，通過管道輸送到調(diào)節(jié)水池。
控制水平：滿足工藝要求的熱備系統(tǒng)。系統(tǒng)可以實現(xiàn)全自動控制，要求通過可編程控制器和上位計算機(jī)實現(xiàn)。
系統(tǒng)范圍：整個系統(tǒng)所有的設(shè)備、儀表、電機(jī)、閥門等控制對象。
二、污水處理系統(tǒng)總要求
1．處理水量：Q≥400m³/h（其中工業(yè)污水：310 m³/h，生活污水：75 m³/h）
2．含油 ： ≤300ppm
3．供水方式：連續(xù)供水
4．控制方式：全自動控制
2．含油 ： ≤300ppm
3．供水方式：連續(xù)供水
4．控制方式：全自動控制
三、工藝流程
1．污水處理工藝流程：
1．自動控制系統(tǒng)
本污水處理工程的控制系統(tǒng)采用開放式的射線式結(jié)構(gòu)，主要由MCC柜、西門子PLC及臺灣研華工控機(jī)組成，控制系統(tǒng)圖如下：
MCC柜安裝在廢水車間里，上位機(jī)、PLC柜放在中央控制室內(nèi)。MCC柜將動力回路連接到設(shè)備，在MCC柜上可以實現(xiàn)對所有控制對象的現(xiàn)場手動控制。PLC柜里安裝了控制系統(tǒng)的核心部分---PLC（可編程控制器），能實現(xiàn)整個系統(tǒng)的全自動控制。上位機(jī)是工業(yè)級計算機(jī)，通過以太網(wǎng)交換機(jī)與PLC交換數(shù)據(jù)，實施系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制功能。系統(tǒng)中的水箱液位，水泵壓力，閥門位置，水泵運(yùn)行、故障等信號，都通過控制電纜一一對應(yīng)至PLC的輸入端。其中電動閥門開、關(guān)到位，水泵運(yùn)行、故障信號等為數(shù)字量，水箱液位、流量計等連續(xù)變量為4-20mA模擬量。全系統(tǒng)共設(shè)有298個數(shù)字輸入點(最大352點)、44個模擬輸入點（最大56點）、146個數(shù)字輸出點（最大160點）、4個模擬輸出點（最大8點）。
2．PLC控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)的最重要部分是PLC控制系統(tǒng)，它的好壞將關(guān)系到整個系統(tǒng)的成敗，因此本系統(tǒng)的PLC主要選用的是西門子S7-400H系列模塊，它是西門子提供的最新冗余PLC，由于它是SIMATIC S7家族的一員，這意味著S7-400H擁有所有SIMATIC S7具有的先進(jìn)性。
根據(jù)工藝和業(yè)主的要求，PLC控制系統(tǒng)采用的是主、從站結(jié)構(gòu)，由一個主站、三個從站和一個PC站（上位機(jī)）組成。用S7-400H系列模塊做主站，S7-300系列模塊作從站，主站通過PROFIBUS總線電纜和接口模塊與從站通訊，這樣的構(gòu)架既保證了PLC系統(tǒng)的先進(jìn)性又為用戶節(jié)省了成本。主站是由一個支持冗余的底板和兩套S7-400H系列電源模塊、CPU模塊、以太網(wǎng)模塊組成，模塊支持熱插拔。從站是ET200M站，ET200M是在工業(yè)現(xiàn)場經(jīng)常使用的PROFIBUS DP分布式從站，ET200M從站由一個有源總線模板的導(dǎo)軌、2個IM153接口模塊、若干塊S7-300系列的模塊（PS電源模塊、I/O模塊、CP通訊模塊、FM功能模塊）組成，從站的模塊也支持熱插拔。
2．1系統(tǒng)要求：
系統(tǒng)可利用率不低于 99.9%。
系統(tǒng)精度：輸入信號為±0.1%(高電平), ±0.2%(低電平)；輸出信號為±0.2%。
抗干擾能力：共模電壓為250V；共模抑制比90dB；差模電壓為60V；差摸抑制比為60dB。
數(shù)據(jù)庫刷新周期≤1s。
CRT畫面刷新周期≤1s(復(fù)雜畫面≤2s)。
CRT畫面及數(shù)據(jù)對鍵盤指令響時間≤1s。
從鍵盤發(fā)出操作指令到通道板輸出或返回信號從通道板輸入至CRT上顯示的總時間為2.5s。
控制器工作周期，模擬量控制≤0.25s；開關(guān)量控制≤0.1s。
最忙時，控制器CPU負(fù)荷率≤60% ，操作員站CPU負(fù)荷率≤40%。
內(nèi)部存儲器占用容量≤50%，外部存儲器占用容量≤40%。
I/O點裕量為15%。I/O卡槽裕量為15%。
PLC內(nèi)部通訊總線的負(fù)荷率≤30%。
電氣模擬量輸入采樣周期≤50ms, 非電氣模擬量輸入采樣周期≤200ms，開關(guān)量采樣周期≤100ms。
2．2硬件配置：
（1）配備有一個主機(jī)架，主機(jī)架上有電源模塊 PS 407 10A 2塊、CPU模塊 CPU 414-4H 2塊、以太網(wǎng)模塊 CP 443-1 2塊。CPU模塊具有大型的程序存儲容量，考慮了40%的備用量，存貯器采用閃存（FLASH RAM）技術(shù)；模塊上有PROFIBUS-DP主/從接口，可以配置成分布的自動化結(jié)構(gòu)，易于今后的系統(tǒng)擴(kuò)展。過程控制、監(jiān)視和用所需的故障診斷等，所有功能設(shè)置于可編程控制器內(nèi)。這些功能包括下列內(nèi)容: 實時鐘和日歷、繼電器和鎖存繼電器、過渡觸點、計時器、計數(shù)器、算術(shù)運(yùn)算、邏輯功能、移位寄存器等。智能化的診斷功能連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)工作是否正常，并記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件。
（2）接口模塊采用IM153-2,共6塊，用于多機(jī)架配置中主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架之間的連接，可擴(kuò)展多個機(jī)架，各機(jī)架之間的最大距離為10米。
（3）配備有三個機(jī)擴(kuò)展機(jī)架，擴(kuò)展機(jī)架上有電源模塊、接口模塊和信號模塊，其中數(shù)字量輸入模塊11塊、輸出模塊5塊，模擬量輸入模塊7塊、輸出模塊1塊。數(shù)字量輸入/輸出模塊能自動診斷無編碼器電源、無內(nèi)外部輔助電壓、模塊參數(shù)錯誤、看門狗錯誤、EPROM故障、過程報警信息丟失等；模擬量輸入模塊能自動診斷無外部電壓、組態(tài)參數(shù)錯誤、共模故障、短線、測量范圍溢出等故障；模擬量輸出模塊能自動診斷無外部電壓、組態(tài)參數(shù)錯誤、對地短路等故障。
（2）接口模塊采用IM153-2,共6塊，用于多機(jī)架配置中主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架之間的連接，可擴(kuò)展多個機(jī)架，各機(jī)架之間的最大距離為10米。
（3）配備有三個機(jī)擴(kuò)展機(jī)架，擴(kuò)展機(jī)架上有電源模塊、接口模塊和信號模塊，其中數(shù)字量輸入模塊11塊、輸出模塊5塊，模擬量輸入模塊7塊、輸出模塊1塊。數(shù)字量輸入/輸出模塊能自動診斷無編碼器電源、無內(nèi)外部輔助電壓、模塊參數(shù)錯誤、看門狗錯誤、EPROM故障、過程報警信息丟失等；模擬量輸入模塊能自動診斷無外部電壓、組態(tài)參數(shù)錯誤、共模故障、短線、測量范圍溢出等故障；模擬量輸出模塊能自動診斷無外部電壓、組態(tài)參數(shù)錯誤、對地短路等故障。
2．3軟件配置：
（1）PLC編程軟件是西門子公司最新推出的SETP7 V5.3，組態(tài)軟件選用的是北京三維力控科技有限公司最新開發(fā)的PCAuto 3.62 SP2。由于是在標(biāo)準(zhǔn)的Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行，又有在線幫助功能，學(xué)習(xí)掌握方便。
（2）口令保護(hù)，多機(jī)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效的保護(hù)其技術(shù)秘密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。
（2）口令保護(hù)，多機(jī)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效的保護(hù)其技術(shù)秘密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。
PLC控制系統(tǒng)組態(tài)圖：
3．PC工控機(jī)
PC工控機(jī)在系統(tǒng)中是PC站，它即可作為工程師站對PLC和組態(tài)軟件進(jìn)行編程，編程完畢后，又可作為操作員站監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。PC工控機(jī)選用的是臺灣研華產(chǎn)品，配置為P4/1.7G/40G/256M，三星21”彩顯（CRT），PC機(jī)上裝有（Windows2000、CAD2002、WORD、EXCEL等基本軟件，還裝有編程軟件SETP7 V5.3、通訊軟件SIMATIC NET 6.2和組態(tài)軟件北京三維力控PCAuto 3.62。工控機(jī)系統(tǒng)由1000VA UPS供電，它的232串口通過MPI適配器連接S7-400PLC的編程口。打印機(jī)使用是惠普公司的LaserJet 3500 型彩色打印機(jī)。
4．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
工廠采用的是聯(lián)網(wǎng)集中控制,本工程是工廠整個系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的一個子系統(tǒng)，工業(yè)污水處理站控制系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的一個子站，因此留有滿足上層網(wǎng)絡(luò)要求的軟、硬件通訊接口（如以太網(wǎng)和PROFIBUS DP接口）,并提供了聯(lián)網(wǎng)所需的軟件（如通訊軟件SIMATIC NET 6.2）和硬件（如以太網(wǎng)交換機(jī)）。控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
工控機(jī)和PLC之間采用的是小型工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，西門子PLC與上位機(jī)之間采用的是TCP/IP協(xié)議，使用以太網(wǎng)交換機(jī)連接PC機(jī)和PLC，既可編制程序，還可通訊、監(jiān)控,并帶有OPC接口。系統(tǒng)完成調(diào)試投入正常運(yùn)行后，工控機(jī)掛接的以太網(wǎng)，可與任一臺裝有組態(tài)軟件，并帶有OPC功能的計算機(jī)相連接，PLC控制程序的組態(tài)和修改也可在業(yè)主方水處理系統(tǒng)集中控制網(wǎng)絡(luò)的工程師站上進(jìn)行，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)在線下載到工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的PLC中，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)集中控制。
5．PCAuto 3.62軟件的主要功能及特性
PCAuto 3.62是北京三維力控科技有限公司的最新版組態(tài)軟件。它的最大特點是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成，提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡潔的工程實現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間，大大的提高了集成效率。它能同時和國內(nèi)外各種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，與高可靠的工控計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，便可以達(dá)到集中管理和監(jiān)控的目的，同時還可以方便的向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，實現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)的集成。
5．1與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，PCAuto 3.62組態(tài)軟件具有以下特點：
（1）全中文、可視化、面向窗口組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求。真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程、可運(yùn)行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000/XP等多種操作系統(tǒng)；
（2）龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面；
（3）全新的ActiveX動畫構(gòu)件。包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、多行文本、通用棒圖等、使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
（1）全中文、可視化、面向窗口組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求。真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程、可運(yùn)行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000/XP等多種操作系統(tǒng)；
（2）龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面；
（3）全新的ActiveX動畫構(gòu)件。包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、多行文本、通用棒圖等、使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
（4）支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動；此外獨特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。
（5）簡單易學(xué)的類Basic腳本語言與豐富的策略構(gòu)件，使您能夠輕而易舉的開發(fā)出復(fù)雜的流程控制系統(tǒng)。
（6）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進(jìn)行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關(guān)現(xiàn)場情況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。
（5）簡單易學(xué)的類Basic腳本語言與豐富的策略構(gòu)件，使您能夠輕而易舉的開發(fā)出復(fù)雜的流程控制系統(tǒng)。
（6）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進(jìn)行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關(guān)現(xiàn)場情況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。
（7）方便的報警設(shè)置、豐富的報警類型。報警存貯與應(yīng)答，實時打印報警報表，以靈活的報警處理函數(shù)，使您能夠方便、及時、準(zhǔn)確地捕捉到任何報警信息。
（8）完善的安全機(jī)制。允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。此外，PCAuto 3.62還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運(yùn)行期限等功能，以保護(hù)組態(tài)開發(fā)者的成果。
（9）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各種無線網(wǎng)絡(luò)和無線電臺等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
（10）良好的可擴(kuò)充性。可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機(jī)制，方便地擴(kuò)展PCAuto 3.62組態(tài)軟件的功能，并與其他組態(tài)軟件、MIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進(jìn)行連接。
（11）提供了WWW瀏覽功能，能夠方便地實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場控制與企業(yè)管理的集成。在整個企業(yè)范圍內(nèi)，只使用IE瀏覽器就可以在任意一臺計算機(jī)上方便地瀏覽與生產(chǎn)現(xiàn)場一致的動畫畫面，實時和歷史的生產(chǎn)信息，包括歷史趨勢、生產(chǎn)報表等等，并提供完善的用戶權(quán)限控制。
（8）完善的安全機(jī)制。允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。此外，PCAuto 3.62還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運(yùn)行期限等功能，以保護(hù)組態(tài)開發(fā)者的成果。
（9）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各種無線網(wǎng)絡(luò)和無線電臺等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
（10）良好的可擴(kuò)充性。可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機(jī)制，方便地擴(kuò)展PCAuto 3.62組態(tài)軟件的功能，并與其他組態(tài)軟件、MIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進(jìn)行連接。
（11）提供了WWW瀏覽功能，能夠方便地實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場控制與企業(yè)管理的集成。在整個企業(yè)范圍內(nèi)，只使用IE瀏覽器就可以在任意一臺計算機(jī)上方便地瀏覽與生產(chǎn)現(xiàn)場一致的動畫畫面，實時和歷史的生產(chǎn)信息，包括歷史趨勢、生產(chǎn)報表等等，并提供完善的用戶權(quán)限控制。
5．2組態(tài)軟件的功能
(1)軟件功能：主要指監(jiān)控軟件的要求，它是基于多任務(wù)、多平臺、實時性好、開放性好的集成軟件包。標(biāo)準(zhǔn)畫面和用戶組態(tài)畫面均漢化，漢字符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
操作員站的基本功能如下：
監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個模擬量和數(shù)字量
顯示并確認(rèn)報警，并提供操作指導(dǎo)
建立趨勢畫面并獲得趨勢信息
打印報表
控制驅(qū)動裝置
自動和手動控制方式的選擇
調(diào)整過程設(shè)定值和偏置等
設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障診斷和狀態(tài)監(jiān)視功能
工程師站的基本功能如下：
程序開發(fā)
系統(tǒng)診斷
控制系統(tǒng)組態(tài)
數(shù)據(jù)庫管理和維護(hù)
畫面的編輯及修改
(2)顯示功能：
具有多窗口的PID圖、報警畫面、趨勢圖、指導(dǎo)畫面、控制畫面、參數(shù)修改畫面、故障診斷畫面、動態(tài)畫面等各種監(jiān)視畫面。調(diào)用任一畫面的擊鍵次數(shù)不大于3次，任何CRT畫面均能在1秒的時間內(nèi)完全顯示出來。任何操作指令均在1秒或更短的時間內(nèi)完全被執(zhí)行。
具有多窗口的PID圖、報警畫面、趨勢圖、指導(dǎo)畫面、控制畫面、參數(shù)修改畫面、故障診斷畫面、動態(tài)畫面等各種監(jiān)視畫面。調(diào)用任一畫面的擊鍵次數(shù)不大于3次，任何CRT畫面均能在1秒的時間內(nèi)完全顯示出來。任何操作指令均在1秒或更短的時間內(nèi)完全被執(zhí)行。
(3)安全功能：
分別設(shè)定操作員和系統(tǒng)管理員的進(jìn)入口令。在運(yùn)行環(huán)境下，屏蔽WORD2000所有熱鍵，從而鎖定系統(tǒng)自由進(jìn)出。系統(tǒng)受電后自動恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)定操作站的優(yōu)先級來保證控制室內(nèi)操作站與現(xiàn)場人機(jī)接口同時操作的安全性。
分別設(shè)定操作員和系統(tǒng)管理員的進(jìn)入口令。在運(yùn)行環(huán)境下，屏蔽WORD2000所有熱鍵，從而鎖定系統(tǒng)自由進(jìn)出。系統(tǒng)受電后自動恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)定操作站的優(yōu)先級來保證控制室內(nèi)操作站與現(xiàn)場人機(jī)接口同時操作的安全性。
(4)歷史數(shù)據(jù)管理：
可對所有采集數(shù)據(jù)任意設(shè)定存取間隙和存取方式。
可對所有采集數(shù)據(jù)任意設(shè)定存取間隙和存取方式。
(5)打印報表：
可按用戶定義的報表格式進(jìn)行定時、報警和隨機(jī)打印。
可按用戶定義的報表格式進(jìn)行定時、報警和隨機(jī)打印。
(6)事件記錄：
事件和內(nèi)部時鐘可按時間順序區(qū)分和管理，并可及時顯示和打印。
事件和內(nèi)部時鐘可按時間順序區(qū)分和管理，并可及時顯示和打印。
定期記錄包括交接班記錄、日報、和月報。對交接班記錄和日報，系統(tǒng)在每一小時的時間間隔內(nèi)，提供400個預(yù)選變量的記錄。而對月報，則在每一天的時間間隔內(nèi)，提供400個預(yù)選變量的記錄。在每一個交接班后，或每一天結(jié)束時，或每一個月結(jié)束時，自動進(jìn)行記錄打印。或根據(jù)運(yùn)行人員指令召喚打印。
系統(tǒng)記錄運(yùn)行人員在水系統(tǒng)集中控制室進(jìn)行的所有操作項目及每次操作的精確時間。通過對運(yùn)行人員操作行為的準(zhǔn)確記錄，可便于分析運(yùn)行人員的操作意圖，分析事故原因。
(7)監(jiān)控TAG及調(diào)試：
采用結(jié)構(gòu)化TAG定義。既可通過TAG定義隨時修改每個測點的有效狀態(tài)、報警管理、歷史數(shù)據(jù)、死區(qū)與PLC通訊參數(shù)等，同時按修改數(shù)據(jù)庫的TAG值來執(zhí)行調(diào)試操作。
采用結(jié)構(gòu)化TAG定義。既可通過TAG定義隨時修改每個測點的有效狀態(tài)、報警管理、歷史數(shù)據(jù)、死區(qū)與PLC通訊參數(shù)等，同時按修改數(shù)據(jù)庫的TAG值來執(zhí)行調(diào)試操作。
(8)在工程師站上生成的任何顯示畫面和趨勢圖等，均能通過網(wǎng)絡(luò)加載到操作員站。各程控系統(tǒng)PLC控制程序的組態(tài)和修改可在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的工程師站上進(jìn)行，并通過網(wǎng)絡(luò)下載到程序控制系統(tǒng)的PLC中。通過網(wǎng)絡(luò)，工程師站能調(diào)出系統(tǒng)內(nèi)任一PLC站的系統(tǒng)組態(tài)信息和有關(guān)數(shù)據(jù)，還可以將組態(tài)的數(shù)據(jù)從工程師站下載到各PLC站和操作員站。此外，當(dāng)重新組態(tài)的數(shù)據(jù)被確認(rèn)后，系統(tǒng)能自動地刷新其內(nèi)存。
(9)控制操作功能
可按組態(tài)通過鼠標(biāo)指定畫面上的對象進(jìn)行開關(guān)或增減操作。控制系統(tǒng)采用程控、遠(yuǎn)控、就地控制相結(jié)合的方式，對于電動門、氣動門、泵、風(fēng)機(jī)等控制對象除了在控制室進(jìn)行遠(yuǎn)方控制外，還保留就地操作手段。
在遠(yuǎn)控手動方式下操作員啟停電動機(jī)、開關(guān)閥門及其它設(shè)備時，CRT畫面提供操作指導(dǎo)。現(xiàn)場設(shè)備故障，影響程控繼續(xù)進(jìn)行時，在滿足相關(guān)約束下，運(yùn)行人員干預(yù)可進(jìn)行跳步操作。設(shè)備處于就地操作方式時，上位機(jī)操作無效。
(10)系統(tǒng)狀態(tài)顯示功能
系統(tǒng)能在系統(tǒng)診斷畫面上顯示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、CPU負(fù)載、電源負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)通訊負(fù)載等診斷信息。設(shè)備故障時具有聲光報警提示。
5．3畫面設(shè)計原則
(1)按照工藝流程圖設(shè)計CRT畫面，設(shè)有足夠的幅數(shù)以保證工藝系統(tǒng)和控制對象的完整性及能詳細(xì)反映所控系統(tǒng)的運(yùn)行和控制狀況。
(2)可顯示系統(tǒng)內(nèi)所有的過程點，包括模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、中間變量和計算值。
(3)對顯示的每一個過程點，以中文顯示其標(biāo)志號（通常為Tag）、數(shù)值、性質(zhì)、工程單位、高低限值等。
(4)運(yùn)行人員可通過鍵盤，對畫面中的任何被控裝置進(jìn)行手動控制。畫面上的設(shè)備正處于自動程控狀態(tài)時，模擬圖上反映出運(yùn)行設(shè)備的最新狀態(tài)及自動程序目前進(jìn)行至哪一步。若自動程序失敗，則有報警并顯示故障出現(xiàn)在程序的哪一步，且可切換到自動順序邏輯原理圖，顯示條件滿足情況。
(5 )CRT畫面能分別顯示系統(tǒng)的工藝流程及測量參數(shù)、控制方式、順序運(yùn)行狀況、控制對象狀態(tài)，也能顯示成組參數(shù)。當(dāng)參數(shù)越限報警、控制對象故障或狀態(tài)變化時，設(shè)備符號閃爍進(jìn)行顯示。鍵盤的操作有觸感、有聲音反饋，反饋的音量大小可以調(diào)整。
(6)采用多層顯示結(jié)構(gòu)，顯示的層數(shù)根據(jù)工藝過程和運(yùn)行要求來確定。多層顯示包括功能組顯示和細(xì)節(jié)顯示。
功能組顯示可觀察某一指定功能組的所有相關(guān)信息，可采用棒狀圖形式，或采用模擬M/A站（功能塊）面板的畫面，面板上有帶工程單位的所有相關(guān)參數(shù)，并用數(shù)字量顯示出來。功能組顯示包含過程輸入變量、報警條件、輸出值、設(shè)定值、回路標(biāo)號、縮寫的文字標(biāo)題、控制方式和報警值等。
細(xì)節(jié)顯示可觀察以某一回路為基礎(chǔ)的所有信息。對于調(diào)節(jié)回路，至少顯示出設(shè)定值、過程變量及過程變量曲線、輸出值、運(yùn)行方式、高/低限值、報警狀態(tài)、工程單位、回路組態(tài)數(shù)據(jù)等調(diào)節(jié)參數(shù)。
(7)報警顯示
系統(tǒng)若確認(rèn)某一點越過預(yù)先設(shè)置的限值，CRT屏幕顯示報警畫面，并發(fā)出聲響信號 。
報警區(qū)別于其它級別的報警方式，如采用彈出報警窗并發(fā)出不同于其它報警的聲響信號。
報警顯示按時間順序排列，最新發(fā)生的報警優(yōu)先顯示在報警畫面的頂部，每個報警點可有三個不同的優(yōu)先級，并且三種不同的顏色顯示該點的Tag，加以區(qū)分。
若某一已經(jīng)確認(rèn)的報警再一次發(fā)出報警時，作為最新報警再一次顯示在報警畫面的頂部，報警點的標(biāo)簽號顏色的改變能表示出該報警點重復(fù)報警的次數(shù)。
所有帶報警限值的模擬量輸入信號和計算變量均分別設(shè)置“報警死區(qū)”以減少參數(shù)在接近報警限值時產(chǎn)生的頻繁報警。
在設(shè)備停運(yùn)及設(shè)備啟動時，有模擬量和數(shù)字量信號的“報警閉鎖”功能，以減少不必要的報警。啟動結(jié)束后，“報警閉鎖”功能自動解除。“報警閉鎖”不影響對該變量的掃描采集。
(8)操作窗口彈出后，可以方便地在窗口內(nèi)對設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行修改或改變設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，所進(jìn)行的任何操作均在確認(rèn)后方可生效。
采用彈出式窗口操作的內(nèi)容有：儀表、閥門、雙項或多項選擇開關(guān)、泵及馬達(dá)的啟停等。選擇項的設(shè)備進(jìn)行操作時，由閃爍的紅色邊框（或設(shè)備提示符）給予操作人員提示，該操作激活后可連續(xù)操作。
(9)定義一些專用的功能鍵用于完成某個操作或快速調(diào)出一幅畫面，從而簡化操作程序，提高操作速度。
5．4監(jiān)控畫面的介紹
本系統(tǒng)的監(jiān)控操作畫面多達(dá)20多屏，包括：方便工人操作的監(jiān)控畫面和為軟件工程師提供接口的整定畫面；形象直觀的模擬畫面；易于統(tǒng)計抄表的參數(shù)畫面；便于追查事故原因的歷史趨勢畫面；提供技術(shù)分析信息的實時曲線畫面等等。
畫面分為兩大類：操作員畫面、工程師畫面
操作員畫面向操作人員提供了各種數(shù)據(jù)、曲線、功能鍵，顯示內(nèi)容豐富鮮明、操作簡捷可靠。系統(tǒng)中畫面的組態(tài)編制有很多新穎之處，其中模擬畫面中九個調(diào)節(jié)閥的閥位均可以從畫面中翻板示意的角度來得知，并在閥旁邊給出了三位有效數(shù)字（一位小數(shù)）的百分開度，形象、準(zhǔn)確地反映了現(xiàn)場閥門的實際開度，使操作人員感到熟悉親切；系統(tǒng)共有四臺攪拌機(jī)，為了準(zhǔn)確反映各攪拌機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，該畫面中設(shè)置了攪拌機(jī)動態(tài)旋轉(zhuǎn)葉片，運(yùn)轉(zhuǎn)的攪拌機(jī)其葉片在旋轉(zhuǎn)，攪拌機(jī)停止時無葉片顯示，故操作人員可以清晰明了的看到四臺攪拌機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況；因攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速與變頻頻率成正比，所以攪拌機(jī)中的旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速隨變頻器的頻率大小而改變，頻率大時，旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速大；頻率小時，旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速小，動態(tài)顯示十分逼真；在整個系統(tǒng)管網(wǎng)的各個控制點均有相應(yīng)的采集數(shù)字顯示，真實的反映了各個控制點的瞬時值，總之，畫面中各大管道走向明了，主體設(shè)備位置確切，工作狀態(tài)形象生動，各種參數(shù)“就地顯示”，整個系統(tǒng)運(yùn)行工況集于一屏。
工程師畫面：為軟件工程師提供了進(jìn)行系統(tǒng)整定的良好界面，是工程師在調(diào)試中進(jìn)行參數(shù)修改和設(shè)定的重要環(huán)境，也是自控系統(tǒng)的核心。
本系統(tǒng)的監(jiān)控操作畫面多達(dá)20多屏，包括：方便工人操作的監(jiān)控畫面和為軟件工程師提供接口的整定畫面；形象直觀的模擬畫面；易于統(tǒng)計抄表的參數(shù)畫面；便于追查事故原因的歷史趨勢畫面；提供技術(shù)分析信息的實時曲線畫面等等。
畫面分為兩大類：操作員畫面、工程師畫面
操作員畫面向操作人員提供了各種數(shù)據(jù)、曲線、功能鍵，顯示內(nèi)容豐富鮮明、操作簡捷可靠。系統(tǒng)中畫面的組態(tài)編制有很多新穎之處，其中模擬畫面中九個調(diào)節(jié)閥的閥位均可以從畫面中翻板示意的角度來得知，并在閥旁邊給出了三位有效數(shù)字（一位小數(shù)）的百分開度，形象、準(zhǔn)確地反映了現(xiàn)場閥門的實際開度，使操作人員感到熟悉親切；系統(tǒng)共有四臺攪拌機(jī)，為了準(zhǔn)確反映各攪拌機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，該畫面中設(shè)置了攪拌機(jī)動態(tài)旋轉(zhuǎn)葉片，運(yùn)轉(zhuǎn)的攪拌機(jī)其葉片在旋轉(zhuǎn)，攪拌機(jī)停止時無葉片顯示，故操作人員可以清晰明了的看到四臺攪拌機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況；因攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速與變頻頻率成正比，所以攪拌機(jī)中的旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速隨變頻器的頻率大小而改變，頻率大時，旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速大；頻率小時，旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速小，動態(tài)顯示十分逼真；在整個系統(tǒng)管網(wǎng)的各個控制點均有相應(yīng)的采集數(shù)字顯示，真實的反映了各個控制點的瞬時值，總之，畫面中各大管道走向明了，主體設(shè)備位置確切，工作狀態(tài)形象生動，各種參數(shù)“就地顯示”，整個系統(tǒng)運(yùn)行工況集于一屏。
工程師畫面：為軟件工程師提供了進(jìn)行系統(tǒng)整定的良好界面，是工程師在調(diào)試中進(jìn)行參數(shù)修改和設(shè)定的重要環(huán)境，也是自控系統(tǒng)的核心。
操作員站運(yùn)行監(jiān)視具有數(shù)據(jù)采集、CRT畫面顯示、參數(shù)處理、越限報警、制表打印以及各系統(tǒng)PLC參數(shù)設(shè)置、設(shè)備監(jiān)控、控制邏輯的修改、系統(tǒng)的調(diào)試等功能。對控制系統(tǒng)的組態(tài)不能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
乙方提供用于控制的所有CRT畫面 (包括模擬圖、棒狀圖、趨勢圖、操作畫面、報警畫面及操作指導(dǎo)等)，并按照甲方對控制網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一要求進(jìn)行組態(tài)。組態(tài)軟件具有良好的透明性和兼容性，以便于將其集成在集中控制室的操作員站上。乙方提供良好的軟件和硬件接口，并無條件滿足甲方為實現(xiàn)整體控制方案而要求乙方對其所提供的軟件的修改。
CRT畫面能分別顯示工藝流程及測量參數(shù)、控制方式、順序運(yùn)行狀況、控制對象狀態(tài)，也能顯示成組參數(shù)。當(dāng)參數(shù)越限報警、控制對象故障或狀態(tài)變化時，以不同顏色進(jìn)行顯示，并有音響提示。乙方按照系統(tǒng)工藝流程圖設(shè)計CRT畫面,設(shè)有足夠的幅數(shù)以保證工藝系統(tǒng)和控制對象的完整性及詳細(xì)反映出所控系統(tǒng)的運(yùn)行和控制狀況。
五、系統(tǒng)調(diào)試
1．PLC的調(diào)試
圖1：建立一個新工程。
圖2：建立相關(guān)的功能和數(shù)據(jù)塊。
圖3：根據(jù)工程的實際情況對PLC進(jìn)行硬件組態(tài)。
2．通訊的調(diào)試
圖4：建立PC工作站。
圖5：添加OPC模塊。
圖6：實現(xiàn)OPC的連接。
3．組態(tài)軟件的調(diào)試
圖7：建立一個新工程。
圖8：完成相關(guān)的設(shè)置并建立工作畫面。
圖9：建立數(shù)據(jù)庫。
圖10：本工程的主畫面。
圖11：本工程的工藝總流程圖。
圖12：本工程的主要工藝監(jiān)控畫面。
圖13：本工程的報警監(jiān)控畫面。
圖14：本工程的數(shù)據(jù)監(jiān)控畫面。
圖15：監(jiān)控軟件的實時數(shù)據(jù)庫。
圖16：監(jiān)控軟件的通訊實時狀態(tài)。
圖17：通過OPC使監(jiān)控軟件和西門子PLC之間建立數(shù)據(jù)鏈接。
六、應(yīng)用效果
工程投運(yùn)近一年來，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，各項指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，得到了甲方的高度好評，在工程監(jiān)理的工程總結(jié)中，自控系統(tǒng)以各專業(yè)最高分獲得了優(yōu)質(zhì)工程。
工程投運(yùn)近一年來，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，各項指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，得到了甲方的高度好評，在工程監(jiān)理的工程總結(jié)中，自控系統(tǒng)以各專業(yè)最高分獲得了優(yōu)質(zhì)工程。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 《西門子S7-300可編程控制用戶手冊》，2002年5月。
[2] 張春梅、安衛(wèi)平，《 壓縮機(jī)防喘振自控系統(tǒng)的研制 自動化儀表》，2000年1月。
[3] 金以慧，《過程控制》，清華大學(xué)出版社，1991
[1] 《西門子S7-300可編程控制用戶手冊》，2002年5月。
[2] 張春梅、安衛(wèi)平，《 壓縮機(jī)防喘振自控系統(tǒng)的研制 自動化儀表》，2000年1月。
[3] 金以慧，《過程控制》，清華大學(xué)出版社，1991
付俊彥，男，湖北武漢，1970年2月出生，武漢藝達(dá)水處理工程有限公司，工控部 電氣工程師，
職稱：助理工程師。
聯(lián)系方式：027-62575015，027-86571547；
聯(lián)系地址：湖北省武漢市青山區(qū)122街95門1號，郵編：430063
郵箱地址：junjunyan@sohu.com
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號