西门子模块6AV6640-0DA11-0AX0安装调试

西门子模块6AV6640-0DA11-0AX0安装调试

2.2PLC的技术分类：
    经过三十多年的发展，现在PLC现在有许多的变种，但实现的方式主要分为硬PLC和软PLC两大类：
    硬PLC分为并行垂直扫描和串行横向扫描两类，软PLC分为编译型、解释型（虚拟机）两类。
   
    2.2.1硬PLC
    硬PLC是PLC的传统形式，直到现在大多数主流厂商的产品都是硬PLC，因为现在PLC对通信和数据运算能力的要求越来越高，所以大多数硬PLC都采用双处理器结构，一块通用处理器负责维护、通信、IO访问、功能块运算，另一块位处理器负责执行逻辑指令，这也就是为什么的像AB的ControlLogix系列速度能达到0.01us/指令，大家可能觉得这有什么了不起的，不就是100MIPS嘛，现在P4都到4G了。这是大大不同的，因为指令的粒度不同，运用的范围也不同。
   
    刚说了硬PLC架构大多有两块处理器，也有可能一块芯片内带两块的功能，其中一块通用处理器一块位处理器。位处理器负责处理逻辑，通用处理器负责通信、驱动、功能块运算等其它工作。同时硬PLC又分为并行垂直扫描和串行横向扫描两种，目前使用两种处理方式的厂商都有，双方的区别在于，并行垂直扫描的优点是：1、速度快（理想情况下并行扫描比串行扫描快扫描矩阵的行数倍比方说海维深的V80标称速度是0.2us/指令，但她比同样是0.2us/指令的其它使用串行扫描的PLC理论上可以快7倍）；2、可以支持在线编程；3、编程软件可以省掉大部分的编译工作。相反串行扫描的优点是1、比较符合软件工程师的思维习惯；2、单网络大小不受并行扫描矩阵大小的限制。 字串8
    大家如果有兴趣可以拆一两块PLC，比方说三菱的FX2N，LG的K80等，里面常会有一块标有该厂商的MCU，这一块就是他们的位处理器。同时大家可以去国家局下载一下各大PLC厂商的，其中在硬PLC方面大家的技术其实是差不多的，只是大家都故意把自己的技术说得模糊，这样一方面可以保护自己的技术，另一方面可以很方便的通过认证。
    注：这里说的并行处理，并不是说所有的指令都是并行处理的，主要是省掉了与指令和非指令并且或指令是并行的。

2.2.2软PLC
    软PLC架构大多只有一块通用处理器，软PLC的出现主要基于这么一个考虑：通用MCU的价格越来越低性能越来越高。特别是解释型的虚拟机架构在DCS上面得到了多年的运用，所以在前几年大家纷纷推出了自已的软PLC。目前国内大多数小型PLC都是软PLC，使用的MCU主要是日立的H8，西门子的C164系列，然后其它低档的大多是89C51了。在实现上面大多数小PLC都采用编译型，因为小PLC大多采用的是低档低速的MCU，没有足够的资源的成本去采用解释型的运算。相反中大型的软PLC有不少是采用解释型的处理方式，比方说现在商用ISAGRAF、KW、一方梯队等都可以根据用户的需要选取是编译型还是解释型。 字串5
   
    通常硬PLC要比编译型的软PLC快10~100倍，而编译型的速度要比解释型的速度~10倍。大家大都知道C语言与BASIC的区别，C语言就是编译型的语言，BASIC就是解释型的语言。在软PLC里面也同样存在两种类似的实现方式。
   
    那么用那种方式好一些呢？
    这不能这么简单的说好与坏，如果是DCS或者中大型的PLC采用486以上的CPU那么速度就不是关键了，重要的是功能和灵活性，那么采用解释型可以很好的解决在线编程和自定义功能块等功能。相反如果在小型PLC里面，成本和性能成为了关键矛盾，如何在的情况下达到的性能成为了关键，同时小型PLC大多不需要很复杂的功能，所以真编译应该是的选择。国外小型软PLC多采用西门子的C164和日立的H8，特别日立的H8有丰富的位指令，可以比较好的解决软PLC的瓶颈位处理速度慢的问题，而PLC大多数情况下又都是位处理。国内的软PLC除了几家从国外引进技术或贴牌的其它的大多使用89C51，在实现上面编译型和解释型都有，如何区分是编译型还是解释型呢，其实只要看速度就行了，如果单指令速度比较慢的大多是解释型，反之是编译型。

    编译型的实现，简单说就是先将PLC的指令和功能块都用C语言或者汇编语言编写成函数库，然后再用C语言写一个框架代码，用户用梯型图编写完程序后，梯型图编译器将生成一个框架文件，将所有指令的函数替代，并调用C编译器，后生成单片机的二进制文件，下载到控制器，由控制器执行。刚说过其中有一个框架代码，这个框架代码内就实现通信、IO驱动、管理等功能。而逻辑都由函数库的指令组合完成，如果大家有编译原理的基础，一听就会明白，这其实是回避了PLC开发里面麻烦的一个问题，也就是编译工具。
    解释型的实现，简单说就是一个虚拟机架构，厂商定义了一种虚拟机指令，其实这个虚拟机就相当于一个软CPU，它也有它的指令，它的指令比方说是IEC61131-3要求的指令等。虚拟机在运行时从代码中逐一取回指令并通过一个查找表跳转到对应的指令去运行，如果大家对早期的大型机电脑有了解，那么一定会知道，当时的大型机资源很宝贵，一般是很多位程序员合用一台大型机比方说PDP系列，程序员编写完程序后通过终端把自己的程序录进大型机排队运行。因为大型机的厂商不同，各厂商的机器码也不同，所以大家都在大型机上运行一个虚拟机来统一程序员对口的指令。 
    
    2.2.3PLC技术的选择和对比：
    海维深刚开始控制器研发时，做的是软PLC（PPC31系列中型PLC），采用的是解释型实现，这在中大型的DCS或PLC方面是合适的，但如果要考虑性价比就比较痛苦了，特别是解释型，国内外采用解释型的小型PLC速度一般都相当慢，比方说光洋的好几个系列以及国内大多数新出来的小型PLC。当然并不是说解释型的就不好，只是要达到同样性能情况下需要高的CPU成本和存储器成本。
    后来在经过一段时间后我们又开发编译型的软PLC（PPC22系列中型PLC）这个系列主要的特点是相对于解释型速度要快很多，同时可以很方便的由用户来增加新的功能块，只需要将用户编写的C函数当成一个功能块来调用就可以了。目前国内有些国产PLC和部分进口的PLC是采用这种技术的，PPC22使用的是486的一颗工业SOC芯片成本比较高，主要是用在工程和大型设备上，相反国内许多小型PLC是用89C51做的真编译，如果用的是标准频率12M的51话，你会很显意的看到厂商标称他们的PLC布尔指令执行速度是1us/指令。
    当02年海维深准备开始进入设备配套小型PLC时，我们深入的研究了大多数已有的小型PLC厂商的技术结构和实现方式，发现如果不采用硬PLC结构将无法满足在的情况下提供高的性能，同时要想实在运行态在线编程，只能采用并行垂直扫描硬PLC结构。比如像三菱的FX2N和他中型的A系列和Q系列都是硬PLC结构，其中A和Q系列都是并行垂直扫描硬PLC，而FX2N也是硬PLC，但不太清楚是并行解题还是串行解题的，同样采用并行垂直扫描硬PLC结构的还有AB的大多数PLC，除了它的一种小型PLC外。西门子的S7300也是硬PLC，但S7200比较像是一种软PLC。在了解完后我们还对各家PLC的编解码格式做了一些分析，基本上大同小异，只是为了防止有知识产权的麻烦而有意错分开编码格式。在与小型PLC V80的开发过程中，我们还开发了同样是硬PLC结构的PPC11中型PLC，两者采用同样的软硬件结构，只是功能和性能有一些区别。 
    所以我们应该说不同的技术应该用到不同的地方，技术上没法说那一种好，但从PLC的主流来说硬PLC有着的优势（远比标称速度上的优势要大很多），现在许多PLC厂商像西门子、横河、AB都有自己的软PLC，但是他们的主品还都是硬PLC，这里面的细节说起来可能不是一两天能说完的，简单说来就是性和性价比的区别。日本公司自动化事业部的一位介参事长与我有过几次比较深的技术交流，他说到下一代的综合控制器仍然是硬PLC结构。
   
    2.3小结：
    PLC开发的点在于一个稳健的硬件平台+的执行架构+成熟的编译器，这些技术不太方便讲太多，过两年PLC技术通俗化了后，我们再专门写本书来剖析我们这些年的开发成果以及得失。国内从事PLC研究的同志们也可以给我来信来电，我们交流交流

  自1969年世界上诞生了台可编程逻辑控制器（PLC）以来，可编程控制技术在工业控制领域便一路高歌，了为广泛的应用。但是在这过去的30多年里，计算机技术、电子技术、网络通信技术以及自动控制技术的飞速发展，使得工程师们在工业应用中对于控制器的功能需求也远远了当初的“顺序逻辑控制”的简单期望。

来自于奥地利的贝加莱（B&R）工业自动化公司便是敏锐地捕捉到这一技术需求的变化，早在1994年便在个推出了基于定性实时多任务操作系统(RealTimemulti-taskingOperationSystem)的可编程计算机控制器（PCC—ProgrammableComputerController），时至今日，仍然代表了这一技术的发展趋势，成为新一代自控工程师的新宠。我们知道，常规的PLC大多依赖于单任务的时钟扫描或监控程序，来处理程序本身的逻辑运算指令以及外部的I/O通道的状态采集与刷新，整个应用程序采用一个循环周期，但事实上在一个控制系统中，虽然往往有一些数据量是实时性要求很高的，但也有很多大惯性的模拟量是没有太高实时要求的，如果采用同样的刷新速度其实是对资源的浪费，而且循环顺序扫描的运行机制也直接导致了系统的控制速度严重依赖于应用程序的大小，应用程序一旦复杂庞大，控制速度就必然降低。这无疑是与I/O通道高实时性控制的要求相违背的。

而贝加莱PCC系统的设计方案则地解决了这一问题，与常规PLC相比较，PCC大的特点就在于其引入了类大型计算机的分时多任务操作系统理念，并辅以多样化的应用软件设计手段，由于分时多任务的运行机制，使得应用任务的循环周期与程序长短无关，而是由设计人员根据工艺需要自由设定，从而将应用程序的扫描周期同真正外部的控制周期区别开来，满足了真正实时控制的要求，而且这种控制周期是可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求而做相应设定。

传统PLC运行模式             
               
贝加莱PCC-定性分时多任务操作系统的运行模式基于这样的运行平台，PCC的应用程序可分为多个立的任务模块，这样给便应用软件的开发带来了大的便利，因为工程师可以方便地根据控制项目中各子系统的不同功能要求，如数据采集，报警，PID调节运算，通信控制等，开发相应的控制程序模块(任务)，在分别编制和调试之后，可一同下载至PCC的用户程序存储器中，在多任务操作系统的调度管理下，并行协同运行，因为这些模块既相互立运行，而数据间又保持一定的相互关联，由他们共同实现项目的控制要求。在这多个任务中，根据不同任务对实时性能的不同需求，设计人员可以不同的等级即确定的循环周期，从而实现确定的分时多任务控制。即便某个任务处于等待状态，别的任务也可继续执行。    

这种多任务的运行机制，采用大型应用软件的模块化设计思想，还带来了项目开发效率上的提高，有着常规PLC无法比拟的灵活性。因为多任务的思想使得各个任务模块的功能描述趋清晰简洁，用户可以自行开发自己有的而又同时具有通用性的立功能模块，并将其封装以便于日后在其他应用项目中重新使用。而且各个不同的任务甚至可以由开发小组的不同成员分别编制，不同的开发人员基于共同的约定，可以灵活选用不同编程语言，这就意味着不仅在常规PLC上一直为人们所熟悉的梯形图，指令表等符合IEC6113-3规范的通用语言可以在PCC上继续沿用，而且用户还可采用为直观的语言，比如ANSIC和AutomationBasic，从而实现复杂的数学运算功能和过程控制算法。

而且所有这些编程语言，PCC都采用“符号变量”来标识外部I/O通道及内部寄存器单元(例如用户可用motor_run来代表某开关量输出通道，button_down代表某开关量输入通道)。这样，软件开发人员毋需熟知PCC内部的硬件资源分布，而只须集中精力于项目本身的工艺要求，即可编制出结构清晰功能明确的控制程序来。

PCC在硬件上的特点，还体现在它为工业现场的各种信号和应用设计了许多的接口模块和功能模块，如温度、张力、步进电机驱动、示波器、鼓序列发生、脉冲编码，称重、声波信号等等。它们将各种形式的现场信号十分方便的接入以PCC为的数字控制系统中，用户可按需要对I/O通道进行数十点、数百点至数千点的扩展与联网。在PCC模块内部，CPU的数据总线与IO总线分离，并配置有立的I/O处理器，特有的时间处理单元（TPU）在不增加CPU负荷的前提下，高速处理无论简单或复杂的定时任务，其基准计时频率可高达6.29MHz，因此目前被广泛应用于测频测相及PWM等的时间处理场合中。而其所有数字量输入端都经过了光电耦合隔离，模拟量输入端也都经过了RC滤波处理，因此具有很好的抗干扰能力，其整体硬件平均无故障时间MTBF高达50万小时。 

PCC在远程通信方面的灵活性，是区别于常规PLC的另一显著标志，作为构成现场分布式控制的主要供应商之一，贝加莱PCC为此提供了十分灵活多样的解决方案。除开放式现场总线的网络方案之外，PCC还提供了多种网络协议，用户不仅可以采用贝加莱的有网络协议，也可以方便的与其他厂家的PLC或其他工控设备联网通信(如Siemens，AB，Modicon等)，在一些特殊情况下，PCC还为用户提供了创建自定义协议的帧驱动（drive）工具。特别值得一提是EthernetPOWERbbbb网络协议，这是2001年贝加莱公司在竞争对手还在讨论实时工业以太网概念的时候，便在次推出并实用化了真正意义的实时工业以太网络，这也是个开放的级（SIL3）实时工业以太网。2007年初该公司又已经发布其实现了千兆级实时工业以太网EthernetPOWERbbbb的消息。由于具备这样的技术优势，PCC常常能解决许多常规PLC所望尘莫及的通信难题，轻松实现与各种不同产品，不同通信协议的互联。

可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可*性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。但在使用时由于工业生产现场的工作环境恶劣，干扰源众多，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰，电焊机、电火花加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等，都会影响PLC的正常工作。
尽管PLC是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但是为了确保整个系统稳定可*，还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件， 并采取必要的抗干扰措施。
2 PLC在安装和维护时应注意的问题
2.1 PLC的安装
PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：
（1）环境温度过0 ~ 50℃的范围；
（2）相对湿度过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）；
（3）太阳光直接照射；
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如、等；
（5）有打量铁屑及灰尘；
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10 ~ 55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）；
（7）过10g（重力加速度）的冲击。
小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可*，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境过55C，要安装电风扇，强迫通风。
为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。
当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至损坏。
2.2 电源接线
PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。
FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。
如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断过10ms或电源下降过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。 字串9
对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。
2.3 接地
良好的接地是保证PLC可*工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能*近PLC。
2.4 直流24V接线端
使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。
PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展船员，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。
如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。
每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。
FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。
2.5 输入接线
PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线，一般指外部传感器与输入端口的接线。
输入器件可以是任何无源的触点或集电开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二管亮。
输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。
若在输入触点电路串联二管，在串联二管上的电压应小于4V。若使用带发光二管的舌簧开关，串联二管的数目不能过两只。
另外，输入接线还应特别注意以下几点：
（1）输入接线一般不要过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。
（2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。
（3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。
2.6 输出接线
（1）可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。
（2）输出端接线分为立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

（3）由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。
（4）采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因此继电器工作寿命要求长。
（5）PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制。
此外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得可编程控制器发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。
交流输出线和直流输出线不要用同一本电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。
3 结语
PLC以其显著的优点而广泛用于工业控制，其实际应用涉及的问题很多，本文只是就其现场安装和维护问题提出了一些注意事项，供从事PLC设计及应用人员参考。

本工程主要处理发电厂产生的混合污水(其中主要为电厂的工业污水和经过生物二级处理后的生活污水)，通过管道输送到调节水池。
控制水平：满足工艺要求的热备系统。系统可以实现全自动控制，要求通过可编程控制器和上位计算机实现。
系统范围：整个系统所有的设备、仪表、电机、阀门等控制对象。

二、污水处理系统总要求
1．处理水量：Q≥400m3/h（其中工业污水：310 m3/h，生活污水：75 m3/h）
2．含油 ： ≤300ppm
3．供水方式：连续供水
4．控制方式：全自动控制

三、工艺流程
1． 污水处理工艺流程：

混凝剂
污水来水?格栅?调节池?污水提升泵?气浮池?中间水池1?污水提升泵
混凝剂
?澄清池?中间水池2 ?污水提升泵?无阀滤池?清水池
2．污泥处理工艺流程：
脱水剂
气浮池、澄清池来污泥?污泥池?污泥提升泵?污泥浓缩器?污泥螺杆泵?带式压滤机?泥饼外运

四、控制系统概述
1．自动控制系统
本污水处理工程的控制系统采用开放式的射线式结构，主要由MCC柜、西门子PLC及闽台研华工控机组成 字串4
MCC柜安装在废间里，上位机、PLC柜放在控制室内。MCC柜将动力回路连接到设备，在MCC柜上可以实现对所有控制对象的现场手动控制。PLC柜里安装了控制系统的部分---PLC（可编程控制器），能实现整个系统的全自动控制。上位机是工业级计算机，通过以太网交换机与PLC交换数据，实施系统的远程监视和控制功能。系统中的水箱液位，水泵压力 ，阀门位置，水泵运行、故障等信号，都通过控制电缆一一对应至PLC的输入端。其中电动阀门开、关到位，水泵运行、故障信号等为数字量，水箱液位、流量计等连续变量为4-20mA模拟量。全系统共设有298个数字输入点、44个模拟输入点、146个数字输出点、4个模拟输出点。
2．PLC控制系统
该系统的重要部分是PLC控制系统，它的好坏将关系到整个系统的成败，因此本系统的PLC主要选用的是西门子S7-400H系列模块，它是西门子提供的新冗余PLC，由于它是SIMATIC S7家族的一员，这意味着S7-400H拥有所有SIMATIC S7具有的性。（需要）

根据工艺和业主的要求，PLC控制系统采用的是主、从站结构，由一个主站、三个从站和一个PC站（上位机）组成。用S7-400H系列模块做主站，S7-300系列模块作从站，主站通过PROFIBUS总线电缆和接口模块与从站通讯，这样的构架既保证了PLC系统的性又为用户节省了成本。主站是由一个支持冗余的底板和两套S7-400H系列电源模块、CPU模块、以太网模块组成，模块支持热插拔。从站是 ET200M站，ET200M是在工业现场经常使用的PROFIBUS DP分布式从站，ET200M从站由一个有源总线模板的导轨、2个IM153接口模块、若干块S7-300系列的模块（PS电源模块、I/O模块、CP通讯模块、FM功能模块）组成，从站的模块也支持热插拔。（需要） 字串8


2．1系统要求：
系统可利用率不 99.9%。
系统精度：输入信号为±0.1%(高电平), ±0.2%(低电平)；输出信号为±0.2%。
抗干扰能力：共模电压为250V；共模抑制比90dB；差模电压为60V；差摸抑制比为60dB。
数据库刷新周期≤1s。
CRT画面刷新周期≤1s(复杂画面≤2s)。
CRT画面及数据对键盘指令响时间≤1s。
从键盘发出操作指令到通道板输出或返回信号从通道板输入至CRT上显示的总时间为2.5s。
控制器工作周期，模拟量控制≤0.25s；开关量控制≤0.1s。
忙时，控制器CPU负荷率≤60% ，操作员站CPU负荷率≤40%。
内部存储器占用容量≤50%，外部存储器占用容量≤40%。
I/O点裕量为15%。I/O卡槽裕量为15%。
PLC内部通讯总线的负荷率≤30%。
电气模拟量输入采样周期≤50ms, 非电气模拟量输入采样周期≤200ms，开关量采样周期≤100ms。
2．2硬件配置：
（1）配备有一个主机架，主机架上有电源模块 PS 407 10A 2块、CPU模块 CPU 414-4H 2块、以太网模块 CP 443-1 2块。CPU模块具有大型的程序存储容量，考虑了40%的备用量，存贮器采用闪存（FLASH RAM）技术；模块上有PROFIBUS-DP主/从接口，可以配置成分布的自动化结构，易于今后的系统扩展。过程控制、监视和用所需的故障诊断等，所有功能设置于可编程控制器内。这些功能包括下列内容: 实时钟和日历、继电器和锁存继电器、过渡触点、计时器、计数器、算术运算、逻辑功能、移位寄存器等。智能化的诊断功能连续监控系统工作是否正常，并记录错误和特殊系统事件。 字串7
（2）接口模块采用IM153-2,共6块，用于多机架配置中主机架和扩展机架之间的连接，可扩展多个机架，各机架之间的大距离为10米。
（3）配备有三个机扩展机架，扩展机架上有电源模块、接口模块和信号模块，其中数字量输入模块11块、输出模块5块，模拟量输入模块7块、输出模块1块。数字量输入/输出模块能自动诊断无编码器电源、无内外部辅助电压、模块参数错误、错误、EPROM故障、过程报警信息丢失等；模拟量输入模块能自动诊断无外部电压、组态参数错误、共模故障、短线、测量范围溢出等故障；模拟量输出模块能自动诊断无外部电压、组态参数错误、对地短路等故障。
2．3软件配置：
（1）PLC编程软件是西门子公司新推出的SETP7 V5.3，组态软件选用的是北京三维力控科技有限公司新开发的PCAuto 3.62 SP2。由于是在标准的bbbbbbs操作系统下运行，又有在线帮助功能，学习掌握方便。
（2）口令保护，多机口令保护可以使用户高度、有效的保护其技术秘密，防止未经允许的复制和修改。
3．PC工控机
PC工控机在系统中是PC站，它即可作为工程师站对PLC和组态软件进行编程，编程完毕后，又可作为操作员站监控系统的运行。PC工控机选用的是闽台研华产品，配置为P4/1.7G/40G/256M，三星21” 彩显（CRT），PC机上装有（bbbbbbs2000、2002、WORD、EXCEL等基本软件，还装有编程软件SETP7 V5.3、通讯软件SIMATIC NET 6.2和组态软件北京三维力控PCAuto 3.62。工控机系统由1000VA UPS供电，它的232串口通过MPI适配器连接S7-400PLC的编程口。打印机使用是惠普公司的LaserJet 3500 型彩色打印机。
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4．网络结构
工厂采用的是联网集中控制,本工程是工厂整个系统控制网络的一个子系统，工业污水处理站控制系统作为整个系统控制网络的一个子站，因此留有满足上层网络要求的软、硬件通讯接口（如以太网和PROFIBUS DP接口）,并提供了联网所需的软件（如通讯软件SIMATIC NET 6.2）和硬件（如以太网交换机）。
工控机和PLC之间采用的是小型工业以太网络，西门子PLC与上位机之间采用的是TCP/IP协议，使用以太网交换机连接PC机和PLC，既可编制程序，还可通讯、监控,并带有OPC接口。系统完成调试投入正常运行后，工控机挂接的以太网，可与任一台装有组态软件，并带有OPC功能的计算机相连接，PLC控制程序的组态和修改也可在业主方水处理系统集中控制网络的工程师站上进行，并通过通讯网络在线下载到工业污水处理控制系统的PLC中，实现整个系统的联网集中控制。
5．PCAuto 3.62软件的主要功能及特性
PCAuto 3.62是北京三维力控科技有限公司的新版组态软件。它的大特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，提供了良好的用户开发界面和简洁的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成的时间，大大的提高了集成效率。它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，与高的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，实现与“三方”的软、硬件系统的集成。（需要）
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5．1与国内外同类产品相比，PCAuto 3.62组态软件具有以下特点：
（1）全中文、可视化、面向窗口组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。真正的32位程序，支持多任务、多线程、可运行于Microsoft bbbbbbs95/98/Me/NT/2000/XP等多种操作系统；
（2）庞大的标准图形库、完备的绘图工具集以及丰富的多媒体支持，使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面；
（3）全新的ActiveX动画构件。包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、多行文本、通用棒图等、使您能够方便、灵活地处理、显示生产数据。
（4）支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外特的组态环境调试与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。
（5）简单易学的类Basic脚本语言与丰富的策略构件，使您能够轻而易举的开发出复杂的流程控制系统。
（6）强大的数据处理功能。能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在时间获得有关现场情况的手数据。
（7）方便的报警设置、丰富的报警类型。报警存贮与应答，实时打印报警报表，以灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。
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（8）完善的机制。允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。此外，PCAuto 3.62还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，以保护组态的成果。
（9）强大的网络功能。支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。
（10）良好的可扩充性。可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展PCAuto 3.62组态软件的功能，并与其他组态软件、MIS系统或自行开发的软件进行连接。
（11）提供了WWW浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。在整个企业范围内，只使用IE浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览与生产现场一致的动画画面，实时和历史的生产信息，包括历史趋势、生产报表等等，并提供完善的用户权限控制。
5．2组态软件的功能
(1)软件功能：主要指软件的要求，它是基于多、多平台、实时性好、开放性好的集成软件包。标准画面和用户组态画面均汉化，汉字符合。
操作员站的基本功能如下：
监视系统内每一个模拟量和数字量
显示并确认报警，并提供操作指导
建立趋势画面并获得趋势信息
打印报表 字串4
控制驱动装置
自动和手动控制方式的选择
调整过程设定值和偏置等
设备和网络系统故障诊断和状态监视功能
工程师站的基本功能如下：
程序开发
系统诊断
控制系统组态
数据库管理和维护
画面的编辑及修改

(2)显示功能：具有多窗口的PID图、报警画面、趋势图、指导画面、控制画面、参数修改画面、故障诊断画面、动态画面等各种监视画面。调用任一画面的击键次数不大于3次，任何CRT画面均能在1秒的时间内显示出来。任何操作指令均在1秒或短的时间内被执行。
(3)功能：分别设定操作员和系统管理员的进入口令。在运行环境下，屏蔽WORD2000所有热键，从而锁定系统自由进出。系统受电后自动恢复运行状态。设定操作站的级来保证控制室内操作站与现场人机接口同时操作的性。
(4)历史数据管理：可对所有采集数据任意设定存取间隙和存取方式。
(5)打印报表：可按用户定义的报表格式进行定时、报警和随机打印。
(6)事件记录：事件和内部时钟可按时间顺序区分和管理，并可及时显示和打印。
定期记录包括交接班记录、日报、和月报。对交接班记录和日报，系统在每一小时的时间间隔内，提供400个预选变量的记录。而对月报，则在每的时间间隔内，提供400个预选变量的记录。在每一个交接班后，或每结束时，或每一个月结束时，自动进行记录打印。或根据运行人员指令召唤打印。
系统记录运行人员在水系统集中控制室进行的所有操作项目及每次操作的时间。通过对运行人员操作行为的准确记录，可便于分析运行人员的操作意图，分析事故原因。
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(7)监控TAG及调试：采用结构化TAG定义。既可通过TAG定义随时修改每个测点的有效状态、报警管理、历史数据、死区与PLC通讯参数等，同时按修改数据库的TAG值来执行调试操作。
(8)在工程师站上生成的任何显示画面和趋势图等，均能通过网络加载到操作员站。各程控系统PLC控制程序的组态和修改可在网络控制系统的工程师站上进行，并通过网络下载到程序控制系统的PLC中。通过网络，工程师站能调出系统内任一PLC站的系统组态信息和有关数据，还可以将组态的数据从工程师站下载到各PLC站和操作员站。此外，当重新组态的数据被确认后，系统能自动地刷新其内存。
(9)控制操作功能
可按组态通过鼠标画面上的对象进行开关或增减操作。控制系统采用程控、远控、就地控制相结合的方式，对于电动门、气动门、泵、风机等控制对象除了在控制室进行远方控制外，还保留就地操作手段。
在远控手动方式下操作员启停电动机、开关阀门及其它设备时，CRT画面提供操作指导。现场设备故障，影响程控继续，在满足相关约束下，运行人员干预可进行跳步操作。 设备处于就地操作方式时，上位机操作无效。
(10)系统状态显示功能
系统能在系统诊断画面上显示网络系统中的控制设备的运行状态、CPU负载、电源负载、网络通讯负载等诊断信息。设备故障时具有声光报警提示。
系统能在系统诊断画面上显示网络系统中的控制设备的运行状态、CPU负载、电源负载、网络通讯负载等诊断信息。设备故障时具有声光报警提示。
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5．3画面设计原则
(1)按照工艺流程图设计CRT画面，设有足够的幅数以保证工艺系统和控制对象的完整性及能详细反映所控系统的运行和控制状况。
(2)可显示系统内所有的过程点，包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、中间变量和计算值。
(3)对显示的每一个过程点，以中文显示其标志号（通常为Tag）、数值、性质、工程单位、高低限值等。
(4)运行人员可通过键盘，对画面中的任何被控装置进行手动控制。画面上的设备正处于自动程控状态时，模拟图上反映出运行设备的新状态及自动程序目前进行至哪一步。若自动程序失败，则有报警并显示故障出现在程序的哪一步，且可切换到自动顺序逻辑原理图，显示条件满足情况。
(5 )CRT画面能分别显示系统的工艺流程及测量参数、控制方式、顺序运行状况、控制对象状态，也能显示成组参数。当参数越限报警、控制对象故障或状态变化时，设备符号闪烁进行显示。键盘的操作有触感、有声音反馈，反馈的音量大小可以调整。
(6)采用多层显示结构，显示的层数根据工艺过程和运行要求来确定。多层显示包括功能组显示和细节显示。
功能组显示可观察某一功能组的所有相关信息，可采用棒状图形式，或采用模拟M/A站（功能块）面板的画面，面板上有带工程单位的所有相关参数，并用数字量显示出来。功能组显示包含过程输入变量、报警条件、输出值、设定值、回路标号、缩写的文字标题、控制方式和报警值等。
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细节显示可观察以某一回路为基础的所有信息。对于调节回路，至少显示出设定值、过程变量及过程变量曲线、输出值、运行方式、高/低限值、报警状态、工程单位、回路组态数据等调节参数。
(7)报警显示
系统若确认某一点越过预先设置的限值，CRT屏幕显示报警画面，并发出声响信号 。
报警区别于其它级别的报警方式，如采用弹出报警窗并发出不同于其它报警的声响信号。
报警显示按时间顺序排列，新发生的报警显示在报警画面的部，每个报警点可有三个不同的级，并且三种不同的颜色显示该点的Tag，加以区分。
若某一已经确认的报警再一次发出报警时，作为新报警再一次显示在报警画面的部，报警点的标签号颜色的改变能表示出该报警点重复报警的次数。
所有带报警限值的模拟量输入信号和计算变量均分别设置“报警死区”以减少参数在接近报警限值时产生的频繁报警。
在设备停运及设备启动时，有模拟量和数字量信号的“报警闭锁”功能，以减少不必要的报警。启动结束后，“报警闭锁”功能自动解除。“报警闭锁”不影响对该变量的扫描采集。
(8)操作窗口弹出后，可以方便地在窗口内对设备的参数进行修改或改变设备的运行状态，所进行的任何操作均在确认后方可生效。
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采用弹出式窗口操作的内容有：仪表、阀门、双项或多项选择开关、泵及马达的启停等。 选择项的设备进行操作时，由闪烁的红色边框（或设备提示符）给予操作人员提示，该操作后可连续操作。
(9)定义一些的功能键用于完成某个操作或快速调出一幅画面，从而简化操作程序，提高操作速度。
5．4监控画面的介绍
本系统的监控操作画面多达20多屏，包括：方便工人操作的监控画面和为软件工程师提供接口的整定画面；形象直观的模拟画面；易于统计抄表的参数画面；便于追查事故原因的历史趋势画面；提供技术分析信息的实时曲线画面等等。
画面分为两大类：操作员画面、工程师画面
操作员画面向操作人员了各种数据、曲线、功能键，显示内容丰富鲜明、操作简捷。系统中画面的组态编制有很多新颖之处，其中模拟画面中九个调节阀的阀位均可以从画面中翻板示意的角度来得知，并在阀旁边给出了三位有效数字（一位小数）的百分开度，形象、准确地反映了现场阀门的实际开度，使操作人员感到熟悉亲切；系统共有四台搅拌机，为了准确反映各搅拌机的运转情况，该画面中设置了搅拌机动态旋转叶片，运转的搅拌机其叶片在旋转，搅拌机停止时无叶片显示，故操作人员可以清晰明了的看到四台搅拌机的运转情况；因搅拌机的转速与变频频率成正比，所以搅拌机中的旋转叶片的转速随变频器的频率大小而改变，频率大时，旋转叶片转速大；频率小时，旋转叶片转速小，动态显示十分逼真；在整个系统管网的各个控制点均有相应的采集数字显示，真实的反映了各个控制点的瞬时值，总之，画面中各大管道走向明了，主体设备位置确切，工作状态形象生动，各种参数“就地显示”，整个系统运行工况集于一屏。
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工程师画面：为软件工程师提供了进行系统整定的良好界面，是工程师在调试中进行参数修改和设定的重要环境，也是自控系统的。（需要修改）

操作员站运行监视具有数据采集、CRT画面显示、参数处理、越限报警、制表打印以及各系统PLC参数设置、设备监控、控制逻辑的修改、系统的调试等功能。对控制系统的组态不能影响系统的正常运行。
乙方提供用于控制的所有CRT画面 (包括模拟图、棒状图、趋势图、操作画面、报警画面及操作指导等)，并按照甲方对控制网络的统一要求进行组态。组态软件具有良好的透明性和兼容性，以便于将其集成在集中控制室的操作员站上。乙方提供良好的软件和硬件接口，并无条件满足甲方为实现整体控制方案而要求乙方对其所提供的软件的。
CRT画面能分别显示工艺流程及测量参数、控制方式、顺序运行状况、控制对象状态，也能显示成组参数。当参数越限报警、控制对象故障或状态变化时，以不同颜色进行显示，并有音响提示。乙方按照系统工艺流程图设计CRT画面,设有足够的幅数以保证工艺系统和控制对象的完整性及详细反映出所控系统的运行和控制状况.