湖北地区西门子模块代理

本文介绍了一种基于西门子S7-1500冗余PLC的污水处理厂自动控制系统，包括该项目的软硬件设计、上位机WINCC的应用以及网络结构。

随着我国经济的迅速发展，工业化进程越来越快再加上人们生活水品的提高，工业以及生活污水的排放日益增多，如何才能保护水资源让其循环利用达到节能减排，是目前急需解决的，正是污水处理项目对水资源的改善以及人民生活水平的提高有着重大的意义。而冗余的控制系统可以减少故障停机时间提高系统稳定性，将大大提高污水处理的效率。

很多从日系PLC或者200PLC过来的人，很不习惯于S7 1200 或者TIA PORTAL 里面的一些术语，比如OB,DB,FC,FB等等，其实这些术语也包含于S7 300,400 ,1500等，所以讲解的内容，理论上也适应于这些PLC。虽然我没有玩过这些东西，但是TIA PORTAL适合于西门子全系列PLC，很多概念性的东西都是一致的。S7 1200的功能强大正式基于拥有各种类型的block和多种变量类型。
我会用不一样观点来讲述PLC编程，相比于很多普通的PLC教程，你会发现很多有趣的地方。
S7 1200 由以下几类基本元素组成：
OB:组织块，英文名Organization block。组织块是CPU系统和用户程序之间的接口，可以在CPU上电启动时调用，也可以循环调用，也可以在PLC发生错误时候调用。
DB:数据块，英文名Data block。从字面含义便知主要用于储存用户数据，比如模拟量转换数据，相当于200里面的V区，欧姆龙PLC的W区。
FC:函数，英文名Function。我们常常在FC函数中写一些需要重复执行的代码，可以在程序不同地方调用，可以被OB调用，也可以被FC调用。使用FC可以简化我们需要重复执行的任务，提高代码的运行效率。FC类似于200的子程序。
FB:FC+DB组合,意思是含有DB块的FC函数,与FC的区别是当函数调用结束后，通过Static变量仍然可以保留数值，经常用于调用间的数据共享。
OB组织块
当我们新建一个程序时，系统会自动建立一个Main[OB1]程序，该程序会在PLC的每个扫描周期被调用。Main程序和200里面的主程序，是一个同样的概念。也类似于C里面的Main ,即为函数点，我们可以在Main程序里面调用各种函数和块。下面的图是在程序中调用一个FC和FB，然后在FC中调用另外一个FC，形成嵌套调用。
注：、、、是别名，方便我们记忆和理解，真正的地址在[.....]中，如OB1,FC2,FC1,FB1等等。
图1 Main程序
图2 Main调用结构
图1显示了Main程序具体内容，图2显示了Main程序的调用结构。图中很多元素的概念，我们暂时不需要了解，但是可以看到一些整体概念，Mian程序包含程序段1(NW1)和程序段2(NW2),在Main的调用结构中包含了3个元素test、调用FB和调用FC。其实应该是4个，还有一个嵌套在中，点击左侧箭头，出现如下图所示：
图3 FC嵌套调用
图4 OB分类
我们来分析上图中的OB类型。OB块主要用于程序循环、启动、延时中断、循环中断、硬件中断、HSC中断、诊断错误和时间错误事件。OB块还有两个属性是编号和**级，**级越高，中断级别越高。在同样的**级别，OB编号越小，越**执行。从图1中，我们看到Main程序的地址在OB1，是一个循环运行程序，**级为1较低。时间错误事件的**级，当发生该事件时，会暂停执行Main程序，**执行时间错误事件OB块。程序循环OB类块的编号属性为“1;>=123”，意为我们可以创建多个类似OB块。因为新建程序默认OB编号为1，假设我们要创立该事件类型OB块，那么默认编号为123起，同时OB1的执行要**于OB123。诊断错误事件OB块和时间错误OB块只有一个。

PLC系统主要材料选型表如下图：

该自控系统终设计采用包括：

（1）1515R冗余CPU，为了实现更高的可用性。在冗余操作的系统中，即使有个别自动化组件出现故障也不会妨碍污水的连续处理。两个CPU将并行处理相同的项目数据和相同的用户程序。两个CPU通过冗余连接进行同步，如果一个CPU出现故障，另一个CPU就会接替它对整个自控系统进行控制；

（2）ET200MP分布式远程IO控制站，PLC1柜主要控制污水收集至生化处理段工艺，PLC2柜主要控制沉淀工艺、添加剂处理以及污泥处理工艺段。

现场层的两套分布式IO通过IM155-5 PN HF高性能接口模块将IO模块（具有 IP20 防护等级，采用和 S7-1500 相同的I/O 模块，具有很好的通用性集成到各自的远程站）。

分布式设备通过PROFINET和上层的可编程控制器1515R冗余CPU实现快速的数据交换，开放的PROFINET通讯标准，给自动化系统带来灵活的连接方式。

统一的工程开发，透明的诊断，完美实现与PLC和HMI在博途中的集成；

（3）现场触摸操作屏采用西门子TP1200精智12寸面板 ，与S7-1500控制器完美协同，将各个远程站的数据（包括流量、水质、溶解氧、液位等）显示在触摸屏上面，可满足实时显示现场设备运行状态并且远程点控设备，方便现场人员整体操控；

（4）中控室包括一台工程师站和两台操作员站，采用编程组态软件有：WinCC 7.4、博途V16.0。

其中WinCC集成图形系统、报警消息系统、归档系统、报表系统、用户管理系统以及脚本系统。

完美解决污水处理厂的流程显示、组显示、报表显示、趋势显示、报警记录等。

在各个操作站试图中可以自动控制、点动控制现场设备并监控其运行状态，参数设置等。