污水处理站环境恶劣，操作和维护人员在中控室完成对整个污水站监控，并根据现场状态及时维护。污水站控制系统由PLC、变频器、压力传感器及上位机组成。本系统的控制核心为SIEMENS S7-300，硬件主要由电源、CPU、数字量输入输出、模拟量输入、通信单元等模块组成。控制系统主要完成数字、模拟信号采集，逻辑分析和控制，数字、模拟信号输出，数据通信控制等功能。变频器根据管网压力结合自带PID功能对电机进行调速，保持管网压力恒定。控制系统及污水处理状态采集到PLC中，通过WINCC在工业计算机实时显示。

4. 控制系统软件设计

程序的编制采用模块化结构，针对污水处理的特点，把程序设计为电机控制子程序、参数采集程序、系统报警子程序和安全保护程序等。由于本系统设备比较集中，主控制采用SIEMENS公司S7-300控制器，因此系统采用SIEMENS通信模块CP340将污水处理各个单独的设备组成工业网络。CP340通信处理是Siemens公司提供的串行通信的低成本解决方案，是Siemens公司PLC与其他智能终端进行数据交换的桥梁。

系统通信子程序是软件中的重要部分，对变频器和反应池的检测和控制、故障代码采集都采用通信的方式，一根通信电缆一次性采集、传输多组数据，减少电气连线和信号干扰，已成为智能仪表的发展方向。

该通信模块提供了三种不同形式的传输接口：

①、RS232C

②、20mA(TTY)

③、RS422／RS485

但每个CP340只提供一种接口形式。该模块可以实现三种通信协议ASC II码，3964（R）和打印机驱动，通过集成在STEP 7中的参数化工具可进行简单的参数化，其设置主要包括通信方式（波特率、数据位数、停止位数和奇偶校验）、接收帧结束方式、接口方式等，编程人员要关注的是根据智能仪表的通信协议编写程序。CP340使用自由口模式与这些设备进行信息互换。自由口通信是通过用户程序控制通信口的操作模式。利用自由口模式，可以实现通信连接多种智能设备。STEP 7中的功能块FB2(P_RCV)和FB3（P_SEND）是系统自带的专为CP340提供的通信功能块，利用STEP7自带的功能块可以减少编程时间降低编程难度。

采用CP340主从站、半双工的通信方式时，通信子程序考虑：

①、采用半双工的通信方式，在每个时刻总线上只能有一个站处于接收或发送状态。由于主、从站的工作方式为主站主动、从站完全被动，所以在程序中当主站成功发送完控制命令后，应该给予从站足够的时间反应主站命令。

②、对每次接收的数据都应该进行校验，保证接收的数据的正确性从而避免系统发生误动作。

③、当诊断系统出现错误立即置位标识位，给出相应的报警信息，并且根据报警信息自动对该报警信息给予分类，对重故障作停车检修。设备故障时，对此设备停车并且屏蔽此设备，程序将不再访问该设备，这样可以大大节省由于多次重复对故障设备通信所带来的程序执行时间过长。

④、每次发送新信息前，确保接收缓冲器中的内容取走，并且应对接收缓冲区和接收缓冲区清零。电动机控制程序依据管网实际压力值，自动切换电机（即变频器频率出现工频或者zui低PI调节频率时）。因此采集的管网压力值的可靠性尤为重要，压力取自管网的压力传感器，其传输线较长，并且经过干扰较大的变频器等设备，所以在使用双绞屏蔽线的基础上必须经过软件滤波等处理。判断管网压力，大大减少了切换泵的次数，且采用了变频器不仅提高了系统的安全性也克服了电机起动时的大电流冲击。系统报警子程序是对系统所有的告警信号处理程序，例如电源故障、蓄水池水位超限、电动机温度超温、变频器故障和PLC模块故障等。由于选用了具有中断能力的数字量和模拟量输入模块，所以当硬件检测到现场故障信号时，便自动执行硬件中断处理程序块（OB40），对故障进行判别并按故障级别作相应处理。

SANYO DENKI SERVO AMPLIFIER 6A030VXR11 ABS SUPER

Omron C200H-MD501 Input / Output I/O Module C200HMD501

Panasonic MRM222B1G AC Servo Motor 2.2Kw 2000 RPM 10.5 Nm

Adept Technologies Binary I/O Board 10310-58020 Rev. C

Adept Technologies P/N 90338-51010 CAT 3 Servo Dual B+ Servo Drive Rev. P6

BEI Industrial Encoder 924-01039-533 MFG 98 VDC 5 Volts

Dodge Tigear C200S40N140 right angle reducer,40:1 Ratio,1 5/16 In. Bore

SIEMENS ELECTRIC MOTOR 1.6KW (2 HP) 460 V 1700 RPM 1MA5097-4BA91 FLANGE MOUNT

Allen Bradley 1756-IV16 Series A Sourcing Input Module

Omron C500-OD414 Output Module 3G2A5-OD414 --

SMC NVBA4100-T04 Booster Regulator 150 PSI Max. 15-150 PSI

SIEMENS SIMATIC S7 DIGITAL OUTPUT 6ES7422-1BL00-0AA0

SIEMENS SIMATIC S7 DIGITAL INPUT MODULE 6ES7421-1BL01-0AA0 

Omron C200H-CPU11 Programmable Controller

SMC MXS12-20-F9PV Pneumatic Dual Rod Cylinder Slide Table

Midwest Control MCR18-200 Relieving Regulator 2 In. 10-250 PSI