S7300PLC的串口无线通讯在火电厂污水处理中的应用

摘要：应用plc 技术、变频技术和无线网络技术，通过siemens s7-300的串口通讯模块cp340将分散的工业设备组合成灵活和强大的工业网络，实现了工业过程精确控制、智能诊断、实时监控和生产的高效管理。本文以火力发电厂的污水处理站为例，介绍了控制系统整个过程以及如何通过串口无线通讯模块sy-wt6实现cp340的通讯。
关键词：plc无线通讯串口智能网络控制 1. 引言　　火力发电厂工业废水水量大，污水种类较多，水质差别较大，为了最大程度实现废水的重复利用和节约废水处理成本，火力发电厂工业废水处理系统一般实行清污分流处理。采用plc将分散的工业设备组合起来形成智能工业网络，实现了污水处理的精确控制、智能诊断和实时监控。
2. 现代化污水处理系统的基本要求2.1 远程采集与集中监控　　工业污水处理设备分布于不同的车间或区域，使得控制系统i/o点特别分散。为减轻工人劳动强度和实现无人值守自动化监控，就需要控制系统能够实现数据的远程采集和设备的集中监控。控制核心设备对现场设备进行本地或远程的自动控制，并对工艺流程进行全面、实时的监控显示，为生产、调度和管理提供必要的数据。2.2 控制核心高度集成化、模块化　　控制系统高度集成化、模块化，系统能够满足数据采集与传输、逻辑运算，数据处理的要求。污水处理大部分是对输水泵和配水泵的逻辑控制，闭环控制只用在出水压力控制上，而逻辑控制是可编程序控制器plc的传统应用领域。plc不仅能够采集开关量信号、完成逻辑控制，其强大的模块化设计还可以扩展模拟量采集模块、通信模块完成不同数据的采集和保证数据的及时传输，另外plc兼容性高、抗干扰能力强、功能扩展简单，因此使plc成为目前工业控制系统的首选控制器。2.3 自我诊断、报表生成、自我恢复等智能化功能　　通过对控制系统数据采集进行分析处理，判断系统运行情况，记录系统实时数据。当系统根据采集数据分析判断设备故障时，控制器自动运行保护程序，发出声光报警信号并生成报表。当技术人员排除现场设备故障后，控制器根据操作人员操作信号，自动恢复系统运行。目前先进的控制系统可以根据系统故障级别和分类，将故障信息分类发送到各个部门。2.4 可靠、高速的传输介质　　分布式智能控制系统的基本条件是具有可靠、高速的传输介质。传输介质目前有屏蔽双绞线、光纤、无线电台、工业以太网等形式。随着各种仪表的智能化，大多数智能仪表都带有通信接口和控制器连接，采用通信的方式，通过传输介质一次性采集多组数据成为智能仪表的发展方向。考虑本系统中各节点分散的特点，而且现场具有大变频和大电机等干扰源，采用有线很难绕开这些干扰，所以采用无线通讯，考虑无线以太网的高频特性，需投入较大做信号传递和覆盖，故决定用无线低频通讯方式，采用工业等级的支持工业通讯ascii协议的无线模块。本系统采用赛远的工业无线通讯模块sy-wt6，该模块支持modbus通讯，也支持ascii通讯。

3. 控制系统硬件设计　　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www.plcs.cn。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。