王彪 姜大洋

摘 要：文章主要對(duì)現(xiàn)代污水處理技術(shù)中有關(guān)WinCC污水監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，通過(guò)結(jié)合實(shí)際中所應(yīng)用的Profibus-DP技術(shù)同WinCC組態(tài)軟件相互配合，現(xiàn)代的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)變得更加完善。文章分別從系統(tǒng)構(gòu)成、軟件的設(shè)計(jì)以及開發(fā)等方面對(duì)該監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了分析論述。

關(guān)鍵詞：WinCC；污水處理；監(jiān)控系統(tǒng)

1 引言

隨著城市的發(fā)展，污水處理已經(jīng)成為了當(dāng)代城市建設(shè)必備的技術(shù)，而污水處理廠的基礎(chǔ)建設(shè)也是城市發(fā)展的基礎(chǔ)保障，由于污水處理廠的結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性，并且，其設(shè)備的分布以及技術(shù)的應(yīng)用需要自動(dòng)化程度更高且更加人性化的控制系統(tǒng)，文章便著重對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。

某污水處理廠引進(jìn)了生物反應(yīng)一體化污水處理設(shè)備用作污水處理，該污水廠規(guī)劃污水處理規(guī)模為5萬(wàn)噸/日，從自動(dòng)化以及優(yōu)化運(yùn)行的角度出發(fā)，該污水處理廠為了提升工藝水平，并減少相關(guān)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少維護(hù)工作量，發(fā)揮出處理廠環(huán)保效益以及社會(huì)效益。該廠采用了西門子S7-300控制器以及WinCC作為監(jiān)控軟件共同開發(fā)了污水監(jiān)控的新型系統(tǒng)。

2 污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成

污水處理廠大多需要加大的空間，因此占地面積較大，并且設(shè)備所處位置較為分散，由于水處理環(huán)境導(dǎo)致空氣中水分含量較大，因此廠中控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上多采用分散控制集中監(jiān)測(cè)的自控系統(tǒng)。其系統(tǒng)控制形式主要采用了PLC+PC分級(jí)分布式，采用該形式的系統(tǒng)能夠?qū)λ协h(huán)節(jié)的工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而工藝控制的自動(dòng)化則是通過(guò)就地單控原則予以實(shí)現(xiàn)。

在污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)立四個(gè)控制站，設(shè)置位置分別在消毒池、生物反應(yīng)池以及提升泵房和鼓風(fēng)機(jī)房旁。

1號(hào)PLC控制站對(duì)中水間以及消毒池進(jìn)行控制；2號(hào)控制站則是對(duì)排水泵以及細(xì)格柵以及提升泵房、粗格柵和沉砂池予以控制；3號(hào)PLC控制站則對(duì)鼓風(fēng)機(jī)房進(jìn)行控制；4號(hào)控制站則主要控制脫水機(jī)房以及生物反應(yīng)池。而不同的控制站之間則是由Profibus-DP 總線連接，同中控室計(jì)算機(jī)連接，控制站的系統(tǒng)使用的設(shè)備為西門子公司的S7-300系列的產(chǎn)品。而控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有電器設(shè)備的監(jiān)控以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備儀表的控制全部通過(guò)本站的儀表箱以及電氣柜進(jìn)行，而中心計(jì)算機(jī)則是對(duì)所有PLC站進(jìn)行監(jiān)控，針對(duì)其儀表狀態(tài)以及設(shè)備運(yùn)行情況予以監(jiān)控，另外需要為上位網(wǎng)絡(luò)的信息交換預(yù)留接口。

3 設(shè)計(jì)開發(fā)系統(tǒng)軟件

該系統(tǒng)所采用的系統(tǒng)軟件為組態(tài)WinCC軟件，軟件開發(fā)主體為專業(yè)軟件公司，并且經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性測(cè)試，具有較高的可靠性以及實(shí)時(shí)性，能夠適用于廣泛的范圍中，且人機(jī)交互界面便捷，應(yīng)用該種組態(tài)軟件構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，只需要對(duì)驅(qū)動(dòng)程序予以變更，便可以適應(yīng)廠家不同的硬件設(shè)備；并且該種組態(tài)軟件無(wú)論在圖形功能、組態(tài)功能還是數(shù)據(jù)點(diǎn)管理上都較為強(qiáng)大，并且其通訊功能也十分方便；此外其下位機(jī)CPU和變成工具均與WinCC產(chǎn)自統(tǒng)一公司，并且其組態(tài)軟件的驅(qū)動(dòng)軟件同樣由S7-300提供，因此使得PLC同監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間較容易連接。

WinCC作為工控組態(tài)軟件，其人機(jī)界面具有高集成性，且監(jiān)控管理系統(tǒng)具有綜合性。在工業(yè)生產(chǎn)中，其能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行及時(shí)的歸檔，且提供的圖形顯示更加適用于生產(chǎn)，另外系統(tǒng)提供的報(bào)表更為實(shí)用。WinCC的實(shí)用性還體現(xiàn)在過(guò)程耦合的高性能、畫面更新以及數(shù)據(jù)的可靠性上。此外WinCC為方便用戶還提供較為實(shí)用的開放界面，用于集成歸檔數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。WinCC能夠提供各種驅(qū)動(dòng)軟件用于PLC的驅(qū)動(dòng)，因此WinCC在連接時(shí)能夠直接應(yīng)用STEP7的變量表，這使得上位計(jì)算機(jī)同PLC之間的連接更為容易。 WinCC主要由通訊、控制、變量以及報(bào)表和圖形五個(gè)組態(tài)共同組成。系統(tǒng)通過(guò)將和同業(yè)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)的描述從計(jì)算機(jī)中讀取出來(lái)，并根據(jù)用戶的實(shí)際要求，同組態(tài)系統(tǒng)中具有監(jiān)控功能的模塊進(jìn)行鏈接，并生成最終針對(duì)特定現(xiàn)場(chǎng)以及用戶需求的監(jiān)控系統(tǒng)，從而控制管理現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。根據(jù)以上要求，結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用，以下便對(duì)污水處理廠所應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)中所遇到的一些典型畫面做出簡(jiǎn)要的論述。

3.1 設(shè)備控制窗口顯示畫面介紹。以保證能夠設(shè)備操作的安全性為目標(biāo)，由于設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)為自動(dòng)運(yùn)行，因此對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制需要進(jìn)行加密。若是需要操作設(shè)備，則必須在操作前在彈出的窗口中輸入正確的密碼，只有密碼匹配正確才能繼續(xù)設(shè)備的操作，若是沒(méi)有密碼或者密碼輸入錯(cuò)誤，那么僅能對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查看，而不能予以操作。

3.2 主畫面介紹。啟動(dòng)中控室的設(shè)備監(jiān)控軟件后，會(huì)首先進(jìn)入污水處理廠的布局圖畫面，并在界面上顯示出連接其他畫面的按鈕。

3.3 系統(tǒng)流程圖畫面介紹。 污水控制系統(tǒng)的整體流程， 形象的顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、儀表讀數(shù)， 單擊流程圖中各個(gè)PLC 站的按鈕即可進(jìn)入對(duì)應(yīng)PLC 站的顯示畫面。PLC 分站畫面： 顯示分站各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)， 儀表讀數(shù)、雙擊畫面中的設(shè)備圖標(biāo)就會(huì)彈出對(duì)應(yīng)設(shè)備的控制窗口畫面。

3.4 報(bào)警畫面介紹。 可以同時(shí)顯示所有PLC 站的故障報(bào)警信息， 顯示的故障報(bào)警信息可選擇， 單擊不同的PLC站按鈕， 就顯示對(duì)應(yīng)PLC 站的報(bào)警信息。

3.5 參數(shù)管理畫面介紹。顯示控制系統(tǒng)運(yùn)行的工藝參數(shù)和儀表讀數(shù)。

3.6 工藝參數(shù)設(shè)定畫面介紹。 設(shè)定反應(yīng)池的工藝參數(shù)， 當(dāng)然只有一定操作權(quán)限的工藝人員才能進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)定并發(fā)送工藝參數(shù)到相應(yīng)的PLC 站， 此功能使更改工藝參數(shù)更加靈活方便， 工藝人員可以根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際效果輸入最佳的工藝參數(shù)。

3.7 趨勢(shì)圖畫面介紹。該畫面主要用于顯示一段時(shí)間內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)儀表示數(shù)產(chǎn)生的變化趨勢(shì)，而該變化趨勢(shì)所表現(xiàn)出的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是進(jìn)行監(jiān)控管理的重要依據(jù)，因此需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表所顯示的相關(guān)度數(shù)予以歸檔，并且歸檔位置為變量記錄。

3.8 運(yùn)行時(shí)間畫面介紹。該畫面的作用是用于顯示設(shè)備運(yùn)行的總時(shí)間，并對(duì)設(shè)備的累計(jì)時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，保證其不會(huì)超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間，主要對(duì)設(shè)備的已運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行顯示，且能夠?qū)ψ铋L(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，并在超時(shí)時(shí)發(fā)出及時(shí)的警報(bào)信號(hào)。

3.9 報(bào)表管理畫面介紹。該報(bào)表畫面則是用來(lái)對(duì)不同時(shí)間系統(tǒng)的報(bào)表，包括日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表以及年報(bào)表進(jìn)行查詢，且除了查詢功能，通過(guò)報(bào)表管理畫面還能夠?qū)λ樵優(yōu)g覽的報(bào)表進(jìn)行打印和操作處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

通用性是WinCC所具備的優(yōu)勢(shì)，其能夠?qū)λ邪惭b了Windows系統(tǒng)的專用計(jì)算機(jī)以及通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行組態(tài)并運(yùn)行，并且在進(jìn)行組態(tài)的過(guò)程中能夠所有對(duì)被組態(tài)對(duì)象的組態(tài)操作予以靈活展現(xiàn)。由于該監(jiān)控系統(tǒng)基于WinCC運(yùn)行，因此能夠在污水處理的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)重要數(shù)據(jù)的記錄存檔以及顯示和打印功能，此類功能的實(shí)現(xiàn)為設(shè)備的故障實(shí)時(shí)診斷提供了可靠依據(jù)，并且能夠更加靈活便捷的修改運(yùn)行工藝。該監(jiān)控系統(tǒng)一年的試運(yùn)行中，狀態(tài)良好，且運(yùn)行效果能夠符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

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