[摘 要]基于对西门子S7-300的研究基础之上，设计出了一种基于这一设备的城市污水处理自动化控制系统。系统的构成主要就包括中控室上机位系统、仪表系统、网络系统以及现场分控站等。经过实践验证表明，系统控制效果较好，维护处理简单。
[关键词]西门子S7-300；城市污水处理；自动控制系统；网络拓扑结构
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0081-01
当前，我国的社会经济取得了巨大的繁荣与进步，进一步推动了城市化的发展步伐，由此也使得城市污水的排放问题日渐突出，水资源污染问题现已成为城市发展过程中的一项重难点问题。怎样能够科学、有效的处理城市污水，现已成为我国要可持续发展之路上的一项重大阻碍。我国在这一方面的发展时间较短，长期以来存在着污水处理率低、能耗高、设备维修率高等突出问题。因此本文就提出了基于西门子S7-300的城市污水处理自控系统，此系统通过通信网络、操作站以及PLC控制站等所共同构成，可实现对污水处理的全过程监控，可起到较好的污水处理效果。
一、系统网络拓扑结构
在本次系统设计当中选用了逐级分布式的网络拓扑结构，其中主要就包括了控制层与监控层两部分。
1）控制层：由4个PLC子站所共同构成，主要是进行数据信息的采集与过程控制，这一系统能够有效的实现对于污水处理工艺、电气参数、设备运行参数等数据信息的实时采集，并达到全过程自动化监视与控制的效果。
2）监控层：通过TCP/IP以太网以及连接在网络上中的服务器、交换机、通信线缆、计算机设备等所共同构成。此系统利用客户/服务器模式分布式实时关系数据库内容来达到对于网络在线资源的共同分享，采用双工共性方式，网络的连接设备所选用的是路由器与集线器，利用光缆传输。此外，在中控室当中还配备了大存储容量的硬盘，能够保存各类数据信息，便于通过历史数据查找问题及改善过程控制。
二、污水处理厂自控系统的构成与功能
在本次研究中所设计出的基于西门子S7-300城市污水处理自控系统，其系统构成可分为中控室上机位系统、仪表系统、网络系统以及现场分控站等四个部分，现就每一构成部分的具体功能展开具体分析。
（一）中控室上机位系统
在整个控制系统中当中，此系统处在绝对的核心位置。在中控室配备了一台监控、操作计算机及一台工师站计算机计算机通过直观、细致的组态画面来对全厂工艺参数的实时运行状况予以监控，当运行参数出现异常后可以自动发出警报，触发处理措施，管理人员可通过工程师站计算机，对系统进行纠偏、完善。
（二）仪表系统
此系统主要是由流量仪表、温度测定仪表、液位测定仪表、水质分析仪表等部分所共同构成。各类信号经由现场终端以及通信网络可传送到中心监控计算机，并最终将仪表检测或分析结果显示在监控计算机屏幕上。
（三）网络系统
在网络系统之中布设了集中控制室以及PLC现场控制分站系统，其整体网络系统架构可分成两层级，以此来实现对效率的提升与减少成本支出，能够高效、便捷的开展有关各项生产数据信息内容的搜集与传输工作。此两层级即为监控管理与现场控制两层，其中前一层大多是应用在集中的监管控制、对于数据信息的采集、分析与处理方面；后一层则选用了PLC控制系统，这一系统和现场的智能仪表、I/O，通过通信亦或是其他接口形式来展开数据信息内容的搜集与交互。
现场控制层和上位机间的通信大多是选用工业以太网来实现对于数据信息的传输，介质为光缆，可实现冗余环配置，从而促进传输速率的提升、促进系统相应、提升抗干扰性能，大大降低通信误码率。
（四）多级离心风机控制
调节阀门开启到1/4位置处，将电控柜转换开关转动至自动位置，按下开启按钮，延时开关将执行切换至运行状态之下；或是轉换开关到手动位置，启动按钮等到电机转动速度达到额定速率时，开启运转按钮鼓风机便可正常运转。
等到电机运转正常之后，将调节阀逐渐开启，直到符合所需工作状况下。并就电动机电流值予以检查，确保其处在合理的范围之内，同时保障供油正常。
若发现喘振之时，应将出口阀门跳大，促使机组尽快脱离喘振区。在出口阀门达到最大之时若仍旧异常，则可判定为系统阻力过大，对此可于出气管适当位置开一个φ100～φ200的孔，具体操作为：由小孔向大孔逐步割成，直至喘振消除。下图1为多级离心风机。
（五）现场分控站
在这一系统当中采取用了PLC控制系统，实现了对于现场总线接口的完全集成，同时具备有良好的自控处理性能，为其配备的存储器来进行系统数据信息的存储。系统的电源模组、中央处理器、通信模组等均具备有故障自动检测功能，可将所检测出的实时信息情况通过LED屏显示出来。
利用PLC现场控制站可具备以下几项功能：
1）监控功能。可将仪表电流信号传输至PLC系统当中，系统可自动对各类工艺参数进行实时性的检测，确保系统稳定。最终还可通过对仪表电流信号值的输出来实现对执行器行为的调节。
2）自动控制功能。可依据不同工艺阶段的具体标准要求，来预先制定出相应的逻辑程序进行自主开启或关闭部分电气设备。
3）自动保护功能。通过利用PLC现场控制站可实现对于已经检测过的工艺、电气参数等数据信息进行及时的分析处理，进而便可对生产过程当中已经发生或是即将要发生的故障问题作出精确的判定，在发出了相应的警报信息后同时自主采取应对措施，以避免事故问题的进一步加重，最终确保实现安全生产。
结束语
总而言之，在本系统当中所选用的西门子S7-300设备具备较好的稳定性，在实用性与兼容性方面表现突出。本次研究所设计的污水处理自控系统采用的是分级分布式网络拓扑结构，由中控室上机位系统、仪表系统、网络系统以及现场分控站等系统所构成，有效的实现了计算机技术、控制技术、通信技术与显示技术的充分融合。此系统设计简便、资金花费少、控制效果好、维护处理容易，极大的降低了相关工作人员的劳动强度，促进了管理水平与质量的全面提升，完全符合设计标准并满足城市污厂生产要求。
参考文献
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[2] 杜彬，侯宏良.我国城市污水处理面临的问题及解决对策[J].环境保护与循环经济，2014，（4）.
[3] 高旭，龙腾锐，郭劲松等.城市污水处理能耗能效研究进展[J].重庆大学学报（自然科学版），2013，（6）.
作者简介
姓名龙旭耀、出生：1970年5月、性别：男、民族：汉、籍贯：湖北武汉、学历：本科、职位工程师、从事工作：污水处理厂控制系统调试。
