摘要：應(yīng)用plc 技術(shù)、變頻技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過siemens s7-300的串口通訊模塊cp340將分散的工業(yè)設(shè)備組合成靈活和強(qiáng)大的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)過程精確控制、智能診斷、實(shí)時監(jiān)控和生產(chǎn)的高效管理。本文以火力發(fā)電廠的污水處理站為例，介紹了控制系統(tǒng)整個過程以及如何通過串口無線通訊模塊sy-wt6實(shí)現(xiàn)cp340的通訊。
關(guān)鍵詞：plc無線通訊串口智能網(wǎng)絡(luò)控制 1. 引言 火力發(fā)電廠工業(yè)廢水水量大，污水種類較多，水質(zhì)差別較大，為了 大程度實(shí)現(xiàn)廢水的重復(fù)利用和節(jié)約廢水處理成本，火力發(fā)電廠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)一般實(shí)行清污分流處理。采用plc將分散的工業(yè)設(shè)備組合起來形成智能工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了污水處理的精確控制、智能診斷和實(shí)時監(jiān)控。
2. 現(xiàn)代化污水處理系統(tǒng)的基本要求2.1 遠(yuǎn)程采集與集中監(jiān)控 工業(yè)污水處理設(shè)備分布于不同的車間或區(qū)域，使得控制系統(tǒng)i/o點(diǎn)特別分散。為減輕工人勞動強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)無人值守自動化監(jiān)控，就需要控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集和設(shè)備的集中監(jiān)控�？刂坪诵脑O(shè)備對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動控制，并對工藝流程進(jìn)行全面、實(shí)時的監(jiān)控顯示，為生產(chǎn)、調(diào)度和管理提供必要的數(shù)據(jù)。2.2 控制核心高度集成化、模塊化 控制系統(tǒng)高度集成化、模塊化，系統(tǒng)能夠滿足數(shù)據(jù)采集與傳輸、邏輯運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理的要求。污水處理大部分是對輸水泵和配水泵的邏輯控制，閉環(huán)控制只用在出水壓力控制上，而邏輯控制是可編程序控制器plc的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。plc不僅能夠采集開關(guān)量信號、完成邏輯控制，其強(qiáng)大的模塊化設(shè)計還可以擴(kuò)展模擬量采集模塊、通信模塊完成不同數(shù)據(jù)的采集和保證數(shù)據(jù)的及時傳輸，另外plc兼容性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能擴(kuò)展簡單，因此使plc成為目前工業(yè)控制系統(tǒng)的首選控制器。2.3 自我診斷、報表生成、自我恢復(fù)等智能化功能 通過對控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行分析處理，判斷系統(tǒng)運(yùn)行情況，記錄系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)根據(jù)采集數(shù)據(jù)分析判斷設(shè)備故障時，控制器自動運(yùn)行保護(hù)程序，發(fā)出聲光報警信號并生成報表。當(dāng)技術(shù)人員排除現(xiàn)場設(shè)備故障后，控制器根據(jù)操作人員操作信號，自動恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。目前先進(jìn)的控制系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)故障級別和分類，將故障信息分類發(fā)送到各個部門。2.4 可靠、高速的傳輸介質(zhì) 分布式智能控制系統(tǒng)的基本條件是具有可靠、高速的傳輸介質(zhì)。傳輸介質(zhì)目前有屏蔽雙絞線、光纖、無線電臺、工業(yè)以太網(wǎng)等形式。隨著各種儀表的智能化，大多數(shù)智能儀表都帶有通信接口和控制器連接，采用通信的方式，通過傳輸介質(zhì)一次性采集多組數(shù)據(jù)成為智能儀表的發(fā)展方向。考慮本系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)分散的特點(diǎn)，而且現(xiàn)場具有大變頻和大電機(jī)等干擾源，采用有線很難繞開這些干擾，所以采用無線通訊，考慮無線以太網(wǎng)的高頻特性，需投入較大做信號傳遞和覆蓋，故決定用無線低頻通訊方式，采用工業(yè)等級的支持工業(yè)通訊ascii協(xié)議的無線模塊。本系統(tǒng)采用賽遠(yuǎn)的工業(yè)無線通訊模塊sy-wt6，該模塊支持modbus通訊，也支持ascii通訊。
3. 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 污水處理站環(huán)境惡劣，操作和維護(hù)人員在中控室完成對整個污水站監(jiān)控，并根據(jù)現(xiàn)場狀態(tài)及時維護(hù)。污水站控制系統(tǒng)由plc、變頻器、壓力傳感器及上位機(jī)組成。本系統(tǒng)的控制核心為siemens s7-300，硬件主要由電源、cpu、數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入、通信單元等模塊組成�？刂葡到y(tǒng)主要完成數(shù)字、模擬信號采集，邏輯分析和控制，數(shù)字、模擬信號輸出，數(shù)據(jù)通信控制等功能。變頻器根據(jù)管網(wǎng)壓力結(jié)合自帶pid功能對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，保持管網(wǎng)壓力恒定。控制系統(tǒng)及污水處理狀態(tài)采集到plc中，通過wincc在工業(yè)計算機(jī)實(shí)時顯示。
4. 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 程序的編制采用模塊化結(jié)構(gòu)，針對污水處理的特點(diǎn)，把程序設(shè)計為電機(jī)控制子程序、參數(shù)采集程序、系統(tǒng)報警子程序和安全保護(hù)程序等。由于本系統(tǒng)設(shè)備比較集中，主控制采用siemens公司s7-300控制器，因此系統(tǒng)采用siemens通信模塊cp340將污水處理各個單獨(dú)的設(shè)備組成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)www.plcs.cn。cp340通信處理是siemens公司提供的串行通信的低成本解決方案，是siemens公司plc與其他智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁�！ ∠到y(tǒng)通信子程序是軟件中的重要部分，對變頻器和反應(yīng)池的檢測和控制、故障代碼采集都采用通信的方式，一根通信電纜一次性采集、傳輸多組數(shù)據(jù)，減少電氣連線和信號干擾，已成為智能儀表的發(fā)展方向。該通信模塊提供了三種不同形式的傳輸接口： ①、rs232c ②、20ma(tty) �、�、rs422／rs485 但每個cp340只提供一種接口形式。該模塊可以實(shí)現(xiàn)三種通信協(xié)議asc ii碼，3964（r）和打印機(jī)驅(qū)動，通過集成在step 7中的參數(shù)化工具可進(jìn)行簡單的參數(shù)化，其設(shè)置主要包括通信方式（波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)和奇偶校驗）、接收幀結(jié)束方式、接口方式等，編程人員要關(guān)注的是根據(jù)智能儀表的通信協(xié)議編寫程序。cp340使用自由口模式與這些設(shè)備進(jìn)行信息互換。自由口通信是通過用戶程序控制通信口的操作模式。利用自由口模式，可以實(shí)現(xiàn)通信連接多種智能設(shè)備。step 7中的功能塊fb2(p_rcv)和fb3（p_send）是系統(tǒng)自帶的專為cp340提供的通信功能塊，利用step7自帶的功能塊可以減少編程時間降低編程難度。
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