1 概述
福建省長(cháng)樂(yuè)市某污水廠日處理(lǐ)規模5萬噸，硬件系統基本架構為(wèi)上位機通過光纖與下位機PLC通訊，現場2台西門子(zǐ)S7-300PLC使用Profibus總線與各遠程站聯接。該廠經過幾年(nián)的(de)運行，新增了部分設備，且近期上級監管部門對數據采集提出了新的(de)要求。為(wèi)滿足數據采集的(de)要求，确保系統正常運行，經過方案比選，最終使用鼎實科技DS300B分布式IO與PB- M總線橋對原系統進行改造。
2 系統改造要求
本次系統改造所涉及項目較多，且對采集的(de)信号的(de)要求也不相同。要求在不影響生産的(de)前提下，實施升級改造。改造的(de)主要目标如(rú)下：
（1） 鼓風機房新增一(yī)台國産鼓風機，采用國産變頻器控制，變頻器提供Modbus通訊，需建立上位機、PLC與該機的(de)數據通訊；
（2） 應上級監管部門的(de)要求，出水儀表小屋中COD、氨氮、總磷、流量計信号已接入監管部門專用數據采集儀，該數據采集儀将有關參數數據備份、上傳後另提供一(yī)個ModbusRTU 端口與自(zì)控系統對接。（原架構中COD、氨氮、總磷儀表使用4-20mA模拟量，流量采集使用普通脈沖計量，改造後均使用Modbus直接與數據采集儀表通訊）；
（3） 處理(lǐ)工段中兩路模拟量輸入通道(dào)AI損壞，其通訊底闆也疑似部分損壞。該模塊為(wèi)某專用模塊，更換費用較高(gāo)。為(wèi)解決該問題，同時結合工藝要求，未來預留一(yī)定數量AI通道(dào)，選用價格低(dī)廉且具有與Profibus總線通訊功能的(de)AI模塊進行替代。
根據以上要求，我們認真比較了幾種方案後，決定采用采用鼎實科技PB-B-MModbus模塊解決與設備Modbus通訊，采用鼎實DS300B分布式IO解決采集現場大量輸入模拟量信号的(de)問題。項目改造後自(zì)控系統如(rú)圖2-1所示。

3 系統的(de)硬件組态
（1）PB-B-MM總線橋硬件組态
① 在組态中添加PB從站
将PB-B-MM的(de)GSD文件DS_MMV33.GSD拷貝至\Step7\S7data\gsd\目錄下，産品圖标DS232.bmp文件拷貝至\Step7\S7data\nsbmp\目錄下，并更新目錄。
然後選中PROFIBUS（1）DP master system總線，變成黑色，再将硬件目錄中的(de)PB-B-MM/V33添加至PROFIBUS-DP 主站系統。對于PLC-1，将PROFIBUS從站地(dì)址設為(wèi)7 ，PLC-2從站地(dì)址設為(wèi)3。DP從站的(de)地(dì)址必須與現場模塊設置的(de)地(dì)址相一(yī)緻。以PLC-1為(wèi)例，見下圖3-1所示：

② 配置PB-B-MM/V33 的(de)接口
打開屬性窗口，依次設置波特率、校驗、從站監測、數據更新模式、等待回答時間、十六進制參數賦值如(rú)下圖3-2所示。

③ 配置PB-B-MODBUS/V32 的(de)MODBUS 報文隊列，PLC-1所屬PB-B-MM總線橋負責讀取數采儀輸出的(de)COD、氨氮、總磷、瞬時流量、累計流量5個通道(dào)的(de)信号，每個通道(dào)占用2個字。使用PB-B-MM“write 2Words (4xxxx)”共5個通道(dào)。以第一(yī)通道(dào)為(wèi)例，設置Modbus從站地(dì)址、起始地(dì)址為(wèi)1，Modbus報文01,03,00,01,00,02。（報文功能碼詳見産品手冊18－21頁）

④ 保存并編譯組态，将組态下載到PLC-1中，PLC-2所屬PB-B-MM總線橋負責讀取電力儀表Modbus參數，組态方法與PLC-1相似，本文不再贅述。
（2）DS300B分布式IO的(de)硬件組态
① 在組态中添加PB從站
将IO-PB-1.2的(de)GSD文件DS_IO12.GSD拷貝至\Step7\S7data\gsd\目錄下，産品圖标CCPB10.bmp文件拷貝至\Step7\S7data\nsbmp\目錄下，并更新目錄。
然後選中PROFIBUS（1）DP master system總線，變成黑色，再将硬件目錄中的(de)CC-PB-1.2 添加至PROFIBUS-DP 主站系統。在對話框中，将PROFIBUS從站地(dì)址設為(wèi)7 (此處的(de)DP從站的(de)地(dì)址7必須與CC-PB-1.0設置的(de)地(dì)址相一(yī)緻)。見下圖3-4所示：

② 添加擴展I/O 模塊
打開CC-PB-1.0下面的(de)擴展I/O模塊列表，并在3号插槽中插入8路AI輸入模塊IO-AI8-1.0。
為(wèi)擴展I/O模塊設置通信地(dì)址0，AI0－AI8輸入類型選擇4－20mA，數據類型選擇無符号整型（0－65535），采樣頻率50HZ。見下圖3-5。

根據技術文件，8路模拟量輸入信号隻能設置為(wèi)同一(yī)種輸入類型和(hé)數據類型，并且使模塊上的(de)輸入類型開關與之保持相同。在IO-AI8的(de)模塊右側有一(yī)個10位拔碼開關，由于本模塊選擇了電流輸入類型，所以必須将拔碼開關的(de)前8位1-8拔在“ON”位置。硬件擴展I/O模塊的(de)通信地(dì)址設為(wèi)0。
③ 将組态加載到DP 主站中，保存并編譯組态，将組态下載到PLC2中。
4 PLC軟件的(de)編程
（1）PB-B-MM模塊PLC編程
以第一(yī)個通道(dào)（出水COD）為(wèi)例，如(rú)上圖3-3地(dì)址為(wèi)I 272，故十六進制地(dì)址為(wèi)110。使用SFC14訪問，将數據保存在以P#M22.0開始的(de)4字節地(dì)址中。第二通道(dào)（出水氨氮）地(dì)址為(wèi)I 276十六進制地(dì)址為(wèi)114H，數據塊起始地(dì)址P#M26.0，第三、四、五通道(dào)則以此類推。PB-B-MM模塊數據訪問見下圖4-1。

（2）CC-PB-1.0數據的(de)訪問
CC-PB-1.0模塊采集模拟量。本工程現場儀表使用4-20mA，對應的(de)無符号的(de)值為(wèi)0-65535，那麽将測量到的(de)一(yī)個無符号的(de)值換算成4-20 之間即可(kě)。假設測量值為(wèi)M，換算公式為(wèi)：（M/65535）*16+4。以下為(wèi)的(de)計算程序，IW3（本程序中為(wèi)IW560）為(wèi)輸入值。

經過以上運算之後MD26 即為(wèi)IW3 這一(yī)路輸入的(de)實際值。
5 結語
通過應用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO與PB-M總線橋方案，在确保污水廠運行、保證工程質量的(de)前提下大大降低(dī)了硬件成本。此方案自(zì)控系統在該污水處理(lǐ)廠投入使用以來，運行至今系統穩定、可(kě)靠。自(zì)控系統改造後，滿足了監管部門對數據采集的(de)要求，新增與改造後設備的(de)模拟量與數字信号均可(kě)通過PLC上傳至中控系統，上位機利用OPC軟件進一(yī)步将實時數據儲存為(wèi)基本運行數據，為(wèi)後期實施管理(lǐ)信息化提供了有力的(de)保證。