污水处理厂自控系统毕业论文.doc 29页

'污水处理厂自控系统毕业论文目录摘要IAbstractII目录III第1章概述11.1组态王简介11.2组态王特点11.3组态王与智能仪表通信21.4建立动画连接2第2章污水处理系统22.1系统组成22.3测控方式42.4系统配置特点42.2系统结构及特点4第3章系统实施103.1设备配置103.2图形界面的设计103.3定义数据变量123.4建立动画连接133.5运行调试163.6系统控制方式173.7主控级设备及功能183.8系统软件203.9数据库软件203.10应用软件203.11网络通讯设备25总结28参考文献29II 第一章概述在城市污水处理厂的管理方面,早期主要是由技术人员现场检测、调试,由于处理厂的处理构筑物较多,需要进行实时检测的项目指标多而复杂,例如:进出水pH值、进水流量、曝气池溶解氧量等等，如要对这些指标逐一实时检测，无疑会耗费大量的人力物力。随之我国工业化进程的迅速发展，自动控制系统渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程当中，并且取得了相当好的效果，既节省了人力资源又节约了能源，有着广阔的发展前景。近年来，各地相继利用外资建设了一批城市污水处理厂，将先进的工艺及设备引进国内，在提高工艺设备技术水平的同时，控制系统和管理水平也有了很大的提高。结束了以往污水处理全部用人工或简单的电器控制的落后局面。　　发达国家在二级处理普及以后投入大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测、运行和管理，实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国在20世纪70年代中期开始实现污水处理厂的自动控制，目前主要污水处理厂已实现了工艺流程中主要参数的自动测试和控制。80年代以来在美国召开了两次水处理仪器和自动化的国际学术会议，会上发表的数百篇论文反映出水处理自动化已发展到实用水平。与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，进入90年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。1.1组态王简介组态王（Kingview）是由北京亚控公司开发，在PC机上建立工业控制对象人机接口的一种智能软件包，它以Window2000/WindowXP/WindowNT中文操作系统作为其操作平台，充分利用了Windows图形功能设备，界面一致性好，易学易用等特点，具有功能完备的人机接口界面和面向对象的图形开发环境，便于高效，快捷地把整个工艺过程构成监控画面，以动画的形式显示各个控制设备的状态，在报警和历史趋势方面的功能，方便了对系统的监控，具有较强的网络功能。组态王图形界面开发功能使用方便，对I/O设备广泛支持。它所使用的PC机开发的系统工程，比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大减少了工控软件开发者的重复性工作，还可以运用PC机丰富的软件资源进行二次开发。1.2组态王特点3 组态王软件特点：包括了大量常用硬件的驱动程序，使繁杂的硬件接口方面的工作由组态王软件去完成，用户只需简单安装驱动程序，并按指定格式读取或输出数据即可，无须在控制过程中去考虑硬件的使用和设置，因此，用户在使用前，一定要仔细阅读与本硬件相关驱动及使用说明，并按指定方式配置，设置变量，才能顺利地实现数据的读取和输出。1.3组态王与智能仪表通信组态王支持多种通信方式：串口通信，数据采集板，DDE通信，人机界面卡和网络模块。数据库是“组态王”最核心的部分，是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值，构造实时数据库需要定义相应的外部设备及数据变量。在定义数据库变量时，只要把I/O变量连接到外部设备上，按照设备安装向导的提示就可以完成设备的配置工作，就可以和组态王交换数据了。1.4建立动画连接动画连接就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。在系统运行过程中，使现场信号动态地反映到图形界面上，从而实现了图形地动画效果。如对吹灰器进行动画连接，当吹灰器开启时，用绿灯显示。吹灰器停止运转时，用红灯显示。建立动画连接时，用到了大量的命令语言进行程序的编制，通过对程序的编写，很好的完成了画面动态显示。3 第二章污水处理系统污水处理系统的应用非常广泛，组态王软件集监视和控制于一体，操作方便，运行稳定，很好的实现了粮食发放、接受、测温以及粮情监控、仓储容量自动化一体管理的要求。2.1系统组成为了保证系统的稳定性和可靠性，设计中采用了两级控制方案对整套污水处理系统进行监控，上位机选用两台工业控制计算机，下位机可选用硕人时代的PAC，系统构成图如下：上位机提供一个人机交互界面，使操作人员可以通过CRT和模拟屏直观的了解现场各工艺参数及故障报警，发出相应的控制指令。大容量存储器记录历史数据。控制核心采用PAC，编程后的PAC能够按照内部程序对系统进行实时监控，程序启停现场设备。由于现场监控点多、布局分散，且各工序工艺独立，为简化电缆铺设、降低系统成本、提高系统稳定性，采用两台PAC对生产工艺进行监控。其中1PAC控制提升泵站、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流污泥泵站的所有设备及传感器。从PAC控制剩余污泥泵站、储泥池、加药间、脱水间的所有设备及传感器。1、2号PAC数据通过TCP/IP进行数据交换，实现数据共享。操作人员通过上位机向PAC发出相应的控制指令后，由PAC对现场进行直接控制。此时即便上位机出现故障（如死机、掉电等），也不会影响系统的正常工作。PAC能够对现场的设备进行欲处理，此时PAC相当于工控机加PLC的优点就表现出来了。3 2.3测控方式整套污水处理流程可有多个监控点，包括液位、PH值、溶氧、浊度、频率、泵运行状态等。各模拟量参数通过相应的变送器输出4~20mA的标准信号，通过屏蔽电缆接至PAC的AI模块。信号从PAC的AO模块通过屏蔽电缆接至相应变频器、启闭阀门。数字输入信号为24V直流电信号，通过电缆接至PAC的DI模块。数字输出控制信号为24V直流电信号，从PAC的DO模块通过电缆接至现场设备。每台现场设备原则在其相应现地箱上输出有三个状态信号：故障、运行/停止、手动/自动；和一个启动信号。为了使现场与PAC完全隔离，PAC所有数字量模块与现地箱中间必须加辅助继电器。所有输出信号（包括模拟量和数字量）由PAC内部程序或上位机指令控制。2.4系统配置特点下位数据采集可通过PLC完成，亚太公司的PLC就可以，上位采用组态王开发监控画面并进行监控，已实现实时控制和动态监控。系统的设计以实现“现场无人职守，分站少人值班”为目的。设备装置的启、停及联动运转均可由中央控制室远程操纵与调度。控制系统有一套完整的自诊断功能，可以在运行中自动地诊断出系统的任何一个部件是否出现故障，并且在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息。在系统发生故障后，I/O的状态应返回到系统根据工艺要求预设置的状态上。2.2系统结构及特点2.2.1控制系统结构武威工业园区污水处理厂自控系统采用分层分布式结构网络控制方式。该控制系统共分为主控级(中控室)和现地控制层（分控站）。实现相应控制层设备的监视、操作、控制和网络通讯连接。网络结构图如下：3 2.2.2中控室拟设于综合楼内。中央控制室的监控管理操作站系统完成全厂的自动控制。包括两套互为热备的监控工作站、印机、UPS电源。中央控制系统通过工业以太网，采用光缆与各现场控制PLC站连接。这两套工作站为热冗余配备，可以分别侧重监测或组态功能，故障时互为备用，具有灵活的运行方式。3 为观显示全厂工艺过程全貌，方便管理，在中控制室设立了电动投影屏幕和投影仪，显示全厂工艺流程图和主要参数及设备运行状态。通过大容量的UPS为中央控制室的所有设备提供了高质量的电源。2.2.3分控站武威工业园区污水处理厂自控系统分控站由四个PLC站等组成，每个控制站选用一套用德国西门子S7-300系列PLC，并配备一台北京昆仑通态触摸屏，实现全厂自控仪表及其他设备的监视和控制，同时各分控站与主控级操作站进行数据交换，各分控站接收主控级操作站发来的各种控制命令，最终实现全厂所有设备的监控，保证了全厂设备安全、稳定运行。2.2.4分控站设备控制功能按控制程序对所辖工段内的工艺过程、电气设备进行自动控制，同时采集工艺参数及电气设备运行状态。通过通信总线与中央控制室的监控管理系统进行通信。向监控管理系统传送数据，并接受监控管理系统发出的部分开停机命令。在操作屏上显示所辖工段的工艺流程图，工艺参数，电气参数，及设备运行状态。通过功能键盘设定工艺参数，控制电气设备。就地控制：在设备调试、维修阶段提供现场操作的手段，在意外情况下可以以最快的方式进行现场紧急停车。分站控制对象包括：粗格栅及进水泵房、细格栅间及曝气沉砂池、A2/O+MBR生化池、紫外线消毒池、清水池、出水泵房、污泥撇水池、污泥浓缩脱水机房、锅炉房。粗格栅及进水泵房：1、粗格栅（1）功能：去除污水中较大悬浮物，并拦截直径大于20mm的杂质，确保水泵正常运行。（2）主要设备：旋转式格栅2台。（33 ）运行方式：格栅采用自动控制。根据栅前栅后水位差或格栅工作周期(时间可调)控制，栅格前后的液位差由PLC自动控制清污，同时设手动控制，格栅设工况指示和故障报警系统，与皮带输送机联动工作、延时停机。栅渣通过带轮的垃圾小斗车收集。2、进水泵房（1）功能：将污水一次提升至细格栅，以便后续构筑物的正常运行。（2）主要设备：近期配备潜污泵4台，3用1备。（3）运行方式：水泵自动控制运行，根据水位控制水泵轮流工作，设高、低水位报警系统和水泵工况指示及报警系统，低水位时全部水泵停机。细格栅：(1)功能：去除污水中较大漂浮物，并拦截直径大于6mm的固体物，以保证生物处理及污泥处理系统正常运行。(2)主要设备：设回转式细格栅2台；无轴螺旋压榨机一台。（3）运行方式：格栅自动控制根据细格栅前后水位差或格栅工作周期（时间可调）实现，细格栅前后的液位差由PLC自动控制清污动作，同时设手动控制。细格栅设置工况指示和故障报警系统。两台格栅共用一台无轴螺旋压榨机，将栅渣送至落渣斗，下滑至带轮的垃圾小斗车中。曝气沉砂池：（1）功能：去除污水中比重大于2.65，粒径大于0.2mm的砂粒，保护后续水处理设备，防止管道淤塞。曝气的功能是使附着在砂粒表面的污泥分离，使沉砂易于脱水，同时避免细小的有机悬浮物沉淀，确保沉砂质量。（2）主要设备：一台桥式单槽刮砂机（带撇渣装置）；吸砂泵1台。（3）运行方式：桥式单槽刮砂机（带撇渣装置）连续运转，吸砂泵按程序控制定时运转，砂水分离器与吸砂泵同步运转。A2/O+MBR生化池：该设备间控制系统已有厂家提供，此方案控制不于考虑，只需要厂家提供数据采集点即可。紫外线消毒池:（1）功能：进行尾水消毒，避免尾水中细菌对水体及水生物的影响。（2）主要设备：1套紫外线消毒模块。（3）运行方式：通过安装在模块前后的水位差仪器监控紫外线模块的安全运作。清水池:清水池设2座3 功能：储存并调节出水量。出水泵房:（1）功能：用于再生水提升至再生水用水点。（2）主要设备：设卧式离心泵4台（3用1备），。（3）运行方式：水泵自动控制运行，根据吸水井水位控制水泵工作，设高、低水位报警系统和水泵工况指示及报警系统，低水位时全部水泵停机。鼓风机房及变配电间：（1）功能：为A2/O+MBR池和曝气沉砂池供氧，保证生物系统正常运行。（2）主要设备：生化区供氧设备：罗茨鼓风机3台（2用1备）变频膜区供氧设备：罗茨鼓风机3台（2用1备）变频同时配套空气过滤器和起重设备。（3）运行控制：鼓风机通过生化区的DO及膜区的运行情况进行风量调节。加药间：（1）功能：在好氧区前端进行加药除磷。（2）主要设备：计量泵2台，整套溶药加药设备，（3）运行方式：根据实际出水水质状况手动控制运行。污泥撇水池：（1）功能：污泥撇水池用于调蓄剩余污泥，同时为了避免剩余污泥中的磷在厌氧条件下重新释放，控制停留时间在4h以内。（2）主要设备：中心传动浓缩机2台。（3）运行控制：与A2/O+MBR池排泥阀门及污泥脱水机协调运行。污泥浓缩脱水机房：（1）功能：对剩余污泥进行浓缩压滤脱水，使污泥含水率降低到尽可能低的程度，以减少污泥体积并便于装卸作业。（2）主要设备：带宽2.0m带式浓缩脱水一体机2套；每台脱水机配备污泥螺杆泵、加药泵、冲洗泵1套，絮凝剂调配装置共用1套。（3）运行方式：与A2/O+MBR池排泥、剩余污泥泵及撇水池协调运行。锅炉房：（1）功能：污水厂建筑物室内采暖。（2）主要设备：循环水泵两台(一备一用)、补水泵两台(一备一用)。3 （3）运行方式：采用变频定压补水。每个分控站配置一套PLC控制柜。柜内包括可编程序控制器、操作员界面HMI、24VDC电源装置、冗余光纤交换机、电源防雷过电压保护装置、小型断路器、接线端子、小型继电器，安装连接缆线和附件等。根据污水厂工艺特点，构筑物的布置和现场控制的分布情况，设置四个PLC现场子站，PLC现场子站选用可编程序控制器（PLC），PLC为模块化结构，硬件配置较灵活，易于扩展，软件编程方便。并且PLC子站与相应的MCC置于同一地点，节省其间电缆。当中控室监控工作站故障退出运行或通道故障使分控站控制单元和主控级监控工作站通讯中断时，各现地控制单元能独立运行，进行控制和监视，提高运行可靠性。2.2.5控制系统特点由于控制设备的分布特点及控制的独立性，采用现地元件层实现自动化仪表的数据采集，采用现地控制单元实现了相对独立设备的本体控制；从而大大减轻了操作员工作站监控操作站的负荷，有利于各级控制设备监控功能的合理分配和利用；由于各现地控制单元相对独立，并且能够脱网独立运行，特别是在集控层总线网络瘫痪时，能够保证现地单元可靠地运行，大大提高了控制系统的可靠性；采用分层分布式控制方式，使得总线网络的通讯负荷减少、通讯误码率大大降低，解决了数据通讯的瓶径问题，同时使网络结构更清晰、检修维护更方便；采用分层分布式控制方式，该控制系统具有更好的扩展性，若需对系统扩展，只要将接入相应的网络层中即可，不会影响到集控层网络的运行和操作。3 第3章系统实施3.1设备配置设备配置就是完成组态王与PLC之间的设置。组态王可读取PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个粮食储备运发放系统的运行情况、包括运送带方向、泵阀的开/关状态等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警画面，向PLC发出相应动作指令，保存并记忆故障发生的时间、方位和原因等原始数据，还可根据客户需求保存历史数据、定时、实时打印数据。组态王依靠大量的设备驱动可以支持几百上千种PLC和仪表驱动，使用户的硬件选型具有相当大的选择空间，而且这些驱动都是经过实际工程验证，完全符合实际应用要求的驱动产品，完全免费提供给用户使用。本次采用的较为常见的PLC产品，只需简单配置即可实现组态王和PLC设备的通讯，如图2。图1组态王与PLC的连接3.2图形界面的设计组态王里提供了丰富的作图资料，在图库里可以找到自己要用的图案，要对这些图形进行编辑，这些比较复杂。我们在网上没有找到太多的资料，甚至可以说资料匮乏！所以遇到了很多问题，导致图形界面粗糙，望老师见谅！3 图2组态王中作图截图3 组态王可读取PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个粮食储存运发放系统的运行情况、包括运送带方向、泵阀的开/关状态等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警画面，向PLC发出相应动作指令，保存并记忆故障发生的时间、方位和原因等原始数据，还可根据客户需求保存历史数据、定时、实时打印数据。3.3定义数据变量数据可以描述工控对象属性，数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。组态王定义的各种数据变量读取现场PLC的实时数据，为界面的动画连接提供数据源，软件还提供实时数据和历史数据两种方式进行数据的查询、分析。对于定义了报警限值的数据，一旦发生报警，系统将自动弹出报警窗口，及时提示操作人员详尽的报警信息及处理办法。组态软件还支持和关系型数据库（如ACCESS、SQLSERVER和ORACLE）实现数据存储，可以方便进行查询、插入、删除等操作，对于用户定制自己特殊的数据表格提供了很大的方便。数据变量的定义直接影响到整个系统的功能和可靠性。是系统开发十分重要的环节。变量的基本类型共有两类：内存变量、I/O变量。IO变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，如下位机数据采集设备（如PLC、仪表等）或其它应用程序（如DDE、OPC服务器等）。这种数据交换是双向的、动态的，就是说：在“组态王”系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会自动写入下位机或其它应用程序；每当下位机或应用程序中的值改变时，“组态王”系统中的变量值也会自动更新。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如“反应罐液位”、“电源开关”等变量，都需要设置成“I/O变量”。内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也不需要从下位机得到数据、只在“组态王”内需要的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。3 图3在组态王中定义变量3.4建立动画连接动画连接是画面的图形对象和数据词典的数据变量之间建立的一种关系，当数据词典里的变量的值发生改变的时候，在画面上会呈现一定的动画效果，或者由操作人员对画面进行操作，进而实现远程控制。本系统的动画连接包括粮食倒仓和粮食发放的操作等。将画面的图形对象与数据词典的变量建立连接并进行适当的设置，那么组态画面可以完成诸如阀门开关闪烁、警报灯的亮起与关闭等。动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，它把工程人员从重复的图形编程中解放出来，为工程人员提供了标准的工业控制图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型，给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。“组态王”系统还为部分动画连接的图形对象设置了访问权限，这对于保障系统的安全具有重要的意义。图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置、填充百分数等，一个图形对象又可以同时定义多个连接。把这些动画连接组合起来，应用程序将呈现出令人难以想象的图形动画效果。程序见附录。3.5运行调试运行调试是为了检查组态画面与实际粮食储备运发放系统系统的双向通讯功能，检验实际的控制效果。运行调试期间，除了调试系统以满足工艺要求外，还要对系统测试以保证日后安全可靠地运行。按照流程，需要将系统所有功能都逐一测试，对于关键的运行参数进行记录备案，这也是系统交工必不可少的一部分。3 系统通过安全稳定的试运行阶段，将进入正式运行。试运行时间依据系统规模和甲方要求不等。正式投入运行的系统具有：－友好人机界面、动态显示工作流程；－安全可靠、容错性强，系统具备自动的互锁控制，超限报警和误操作保护等功能；－完整的数据记录，灵活的数据查询和曲线分析功能；－合理的用户权限，防止非法和误操作。3.6系统控制方式现场手动模式：设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“就地”方式时，通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作。遥控模式：即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式时，操作人员通过操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作。自动模式：现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且现场控制站的“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各PLC根据污水处理厂的工况及生产要求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预。控制方式设计为：就地手动控制优先，在此基础上，设置远程遥控和自动控制。控制级别由高到低为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。3 3.7主控级设备及功能武威工业园区污水处理厂自控系统主控工作作站接收全厂设备的运行状况，同时也对现地控制设备发送各种控制命令。主控级工作站由两套互为热备的台湾研华公司生产的IPC-610H型工控机作为主要控制设备，采用Microsoft公司的WindowsXP操作系统和德国西门子的自动化监控组态软件WINCC开发版工业组态软件，完成数据的采集、设备的控制和监视以及与各分控站的通讯功能等。3.7.1数据采集l实时采集各个终端站传送的各类数据和信号，通过在彩色监视器(TFT)显示总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运行状态等。l操作站以"人—机"对话方式指导操作，自动状态下，可用键盘或鼠标器设定工艺参数、控制电气设备。3.7.2数据处理l对来自各现地控制单元的实时数据和相关设备状态信息进行数据校验检测；l实现系统的故障检测和诊断功能，如总线网络中途断线、站的失电、站地址的冲突、模块配置不对应等常见故障；l汇总各现地控制单元的所有上送数据和状态信息。l3 数据查询功能：对系统中存储的相关设备数据能够按照时间、时段、设备、报警等各种方式进行查询；l数据检测功能：对现地控制单元上送数据进行实时性、可靠性等验证，保证数据的正确性；l根据采集的实时数据生成相应的各类生产报表、形成历史数据记录、趋势曲线记录等；l完成语音报警等功能；3.7.3控制和监视l实现全厂各个现地控制单元的实时监视；l通过人机终端，实时显示各现地控制单元的状态信息和实时控制。3.7.4数据通讯通过光纤总线网络实现主控级计算机与分控站PLC和智能通讯装置的实时数据通讯；3.7.5画面显示l根据系统采集的各分控站控制单元设备的实时数据和状态信息，实时刷新系统的相关画面；l实时显示系统的总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运行状态等；l系统画面中设置导航画面，通过导航画面可方便实现画面的快速切换；l在每个画面设置画面帮助，可为操作员提供快速操作帮助；3.7.6存储和打印实时记录和存储系统中各分控控制单元中相关设备的实时数据，并形成历史数据文件。实时存储和打印的数据主要有：3 l各类操作记录；l各类事故和故障记录；l各类报表记录等。3.7.7事故、故障报警l系统可实现系统中各分控控制单元所有设备的事故、故障等的报警、记录以及相应的报警画面弹出显示、语音报警等功能，并且能够按照报警发生的时间、次序、设备名称、事故和故障名称等等进行查询等。3.7.8保护功能系统具有多种安全设备、操作员操作权限设置、操作命令确认、操作口令确认、设备联锁等功能，可实现系统的安全、可靠、正常运行。l系统设置有操作员操作权限等级设置，可根据操作要求，进行相应权限的登录操作；l操作员在操作过程中设置有操作口令和操作命令确认，有效地避免了设备的误动；3.7.9自诊断功能系统能够提供完善的硬件和软件自诊断功能，主要包括：l计算机硬件设备及接口设备的自检；l系统通讯网络连接的自检；l系统相关设备的自检、故障提示等功能。3.8系统软件选用具有开放式软件接口的实时多任务、多用户系统的MicrosoftWindowsXp中文版网络操作系统。3.9数据库软件采用实时分布式关系型数据库系统，通过对监控对象的组态，实时监测和控制各监控对象，并自动生成操作记录、遥信变位、事故记录等实时数据。历史数据库能够通过DDL、DDE及OLE等与其它应用软件交换数据，并带有标准的SQL接口和ODBC接口，为系统维护、管理提供技术基础。3.10应用软件包括工业实时监控组态软件、现场总线组态软件、数据库软件、标准工业控制和专用水处理过程控制图形库等。工业实时监控组态软件配置有开发版（无限点）、运行版和监控版。其主要功能是：3 (1)运行监控采用图控软件组态设计中控室的运行监控软件，具有中文界面、操作提示和帮助系统。操作界面主要以流程图方式表示，从总体流程图直到每个单体的局部流程图，在流程图上显示的设备，均可点击进入该设备的进一步细节数据或对其进行控制。工艺过程、运行数据和设备状态均以图形方式直观表示。运行参数和目标控制参数，可以点击进入其属性或进行设定修改。(2)数据库的生成及管理提供整个监控系统运行的各种数据参数、各机械电气设备状态、以及各接口设备状态的实时数据库及历史数据库，并能根据信息分类生成各种专用数据库，且具有在线查询、修改、处理、打印等数据库管理软件，可进行日常的操作及维护，同时还具有ODBC功能，与其它数据库建立共享关系。保存在内存中的实时数据库应存贮由各种监控对象的动态数据，数据刷新周期应可调，以保证关键数据的实时响应速度。短期历史数据库应能够保存7天的实时数据和组合数据，并不断地予与刷新（其数据来自于实时数据库）。历史数据库中能够存入各设备的运行参数、报警记录、事故记录、调度指令等。并具有存贮3年运行数据的能力。(3)组态通信组态：生成各种通信关系。明确节点间的通信关系，可实现现场仪表与PLC之间、PLC与监控计算机之间，以及计算机与计算机之间的数据通信。控制系统组态：生成各种控制回路。明确系统的控制功能，各控制回路组成结构、控制方式与策略。(4)图形生成及查询应用软件具有强力而有效的图形组态显示功能。能画出总平面图、工艺流程图、设备平立面布置图、电气主接线图等。在确定监控画面后，可对监控对象进行形象图符设计、组态、连接、生成完整的实时监控画面，使用户能够在显示器上查询到各种监控对象的动态信息及故障，其形式可以是图像、报表、曲线、以及直方图等，并在投影屏上有动态显示数据。同时，还具有友好的中文人机接口界面，采用图形、图标方式，使管理人员方便地使用鼠标器或键盘对系统进行管理、控制。通过监控画面的切换，进行数据查询、状态查询、数据存贮、控制管理等各种操作。(5)日常管理日常的数据管理是对采集到的各种数据进行计算、处理、分类，自动生成各种数据库及报表，供实时监控、查询、修改、打印，生成后的报表文件的修改或重组。3 软件系统的可靠性能够保证数据的绝对安全，防止对数据的非法访问，特别是对原始数据的修改。按操作等级进行管理，一般情况下，至少设置三级操作级，即观察级、控制操作级、维护即，每一级都设有访问控制。具有日常的网络管理功能，维持整个局域网的运行，定时对各接口设备进行自检、异常时发出报警信号。(6)设备管理对组成系统的所有硬件设备及运行状态进行在线监测及自诊断；对实时监控的所有对象的运行状态进行监测及自诊断；对各类设备运行情况（如工作累计时间、最后保养日起）进行在线监控，并存入相应文档，以备维护保养；对设备故障提出参考处理意见。(7)能耗管理软件系统能够对系统的设备运行记录及控制模式进行综合考虑，使系统能在最低的能耗下发挥最大的效益。(8)工控组态软件系统监控组态软件是一个精心设计开发的实时系统工作平台。软件本身及相关文档均为中文版本，为国际或国内知名组态软件。具有全图形化界面、全集成、面向对象的开发方式，使得系统开发人员使用方便、简单易学。功能覆盖广，软件组合灵活，高效性、内在结构和机制的先进性应该确保用户可快速开发出实用而有效的自动化监控系统。数据采集方面，同时支持多种PLC的通讯，如施耐德、西门子、AB等多家产品的数据通讯，具有很强的兼容性；支持同时采集各种PLC、仪表、变频器、板卡、RTU等设备的数据；支持电话拨号、电台、GPRS、VPN等远程多种通讯方式；具备相位采集功能。工作站应可对整个系统设置安全管理。支持使用用户，权限，优先级，安全区的方式为用户提供安全验证。工作站监控、组态必须的软件均基于WindowsXP操作系统。系统可以在各种语言版本的操作系统上运行，可以在画面中同时使用汉字及其他多国文字和符号；具备全中文的开发和运行环境。组态软件能支持OPC标准，同时具备OPCServer和OPCClient功能，可以快速、可靠地与众多不同生产商制造的硬件设备实现可靠的通讯。支持变量的快速搜索，并且为方便用户二次开发，组态软件必须支持全中文变量名和函数名及结构变量和引用变量；支持变量的批量生成、合并、导入、导出；支持自定义函数。具备设备模型和图形模型功能，通过设备模型快速创建变量和关于该变量的逻辑计算处理。通过图形模型可以快速部署已经制作好的图形动画.3 支持类C语言等作为内置编程语言，支持系统事件，变量改变事件，报警事件，热键事件，条件事件，自定义函数、定时脚本和调度脚本等多种脚本类型，为用户提供方便的开发平台。组态软件支持各种运算函数，包括：事件驱动的算术和逻辑运算、逻辑关系运算、报警状态处理、定时器、对数和指数运算、三角函数、按位运算、字符串处理、数制转换、取平均值、最大值、最小值、取中间值、记录历史值、统计操作次数和操作持续时间等功能在内的统计运算。软件画面支持在开发和运行时的无极缩放，画面可以按比例缩放；支持图层的操作，可以把不同的图素分配到不同的图层上去，进行开发和管理，图层可以控制显示和隐藏；支持GDI+，支持过渡色和透明色；组态软件具备多样图库,含有污水处理工程基本图库元素，节省绘图开发时间。采用项目树使得程序生成灵活，程序组织清晰明了。Windows下的在线帮助功能；项目文件备份功能；工程支持口令保护；能支持WebServer功能。远程客户可透过网络,配合服务器及浏览器取得与现场一致之运作画面。提供分布式报警,操作员可同时从多个远程位置浏览及确认警报信息。为满足江南污水处理厂自控系统要求，实现软件界面人性化、实物化、动态化，同时考虑其安全性、通用性及易扩展性，监控软件选用德国西门子的自动化监控组态软件WINCC。自动化监控软件的基本技术要求如下：·基于WindowsXp或Vista平台；·基于实时的客户／服务器结构及组件（COM）内核；·全面支持ActiveX控件及控件安全容器技术；·内置微软标准编程语言,嵌入式VisualBasicforApplication；·支持OPC客户及OPC服务器模式；·标准SQL/ODBC接口,易于与关系数据库集成；·丰富的图符图形工具，动画向导，功能键可以预定义，标签组编辑功能，给予时间和事件调度处理功能；·报警和信息管理，报警过滤，和远程报警管理；·支持WindowsXp或vista用户级安全系统；·支持SOA功能；·图表对象和趋势显示，历史数据采集；·有与上层管理信息系统接口，可以同时连接多种下位控制器，易于系统扩充。3 a.监控计算机软件功能要求·组态软件--通信组态：生成各种通信关系。可实现现场仪表与PLC之间、PLC与监控计算机之间，以及计算机与计算机之间的数据通信。--控制系统组态：生成各种控制回路。各控制回路组成结构、控制方式与策略。·维护软件：对现场控制系统软硬件的运行状态进行监视、故障诊断，以及软件的测试维护等。·仿真软件：对控制系统的部件(通信节点、网段、功能模块等)进行仿真运行。可对系统进行组态、调试、研究。·设备管理软件：对现场设备进行维护管理。配置专门的设备管理软件。·监控软件--实时数据采集：将现场的实时数据送入计算机，并置入实时数据库的相应位置。--常规控制计算与数据处理：标准PID，积分分离，超前滞后，比例，一阶、二阶惯性滤波，高选、低选，输出限位等--优化控制：根据数学模型,完成监控层的各种先进控制功能：专家系统、预测控制、模糊控制等--逻辑控制：时间程序控制，如完成开、停车的顺序启停过程。--报警监视：监视生产过程的参数变化，并对信号越限进行相应的处理，如声光报警等。--运行参数的画面显示：带有实时数据的流程图、棒图显示，历史趋势显示等。--报表输出：生产报表的打印输出。--操作与参数修改：实现操作人员对生产过程的人工干预，修改给定值，控制参数、报警设定等。·文件管理--数据库管理：在线与历史数据管理、综合利用、保存等。--统计控制软件：按照数理统计方法分析现场采集的工艺变量数据，监视和评判系统的控制与运行状态，指导操作人员全面掌握生产情况，排除故障。以科学方法评估生产过程能力，指导系统改进。包括：在线与历史数据预处理、各种统计控制图、直方图、事件触发采样、在线报警、过程能力分析、分析记录等。3.11网络通讯设备中央控制室与各现场PLC控制站之间采用工业以太网通信方式，3 主干网通信速率为100Mbps，各连接站点通信速率为10/100Mbps自适应，通信介质为光纤，由于光纤为非导体的石英构成，由雷电产生的电荷不会耦合至光纤上，从而增强通信网络安全性能。光纤冗余交换机选用烟台正维科技WISE6000系列交换机，网络结构为冗余环网，以大大提高通信网络的可靠性。WISE6000系列是一种工业级、非管型、冗余以太网交换机。其独特的FAR-Ring冗余环网技术为您的以太网络带来智能冗余；标准的工业4级设计，能够满足各种工业现场的要求；所有器件选用工业级的器件，实现了较高的可靠性。采用业内优秀的网络方案，提供2.0G无阻塞交换带宽。特点：WISE6000-2S(M)-6T-R------8口即插即用冗余工业以太网交换机专为工业应用设计，提供2个冗余光口和6个自适应以太网电口，适用于恶劣的工业环境，具备良好的电磁抗干扰性能。特性：-25℃～70℃的工作温度支持FAR-Ring环网冗余协议（自愈时间＜50ms）冗余双直流电源输入电源故障，可由继电器输出报警铝制机箱高效散热，无风扇设计IP40防护等级DIN导轨式安装方式通过CE、FCC、国电认证产品规格：端口：百兆光口：2个冗余100Base-F(X)光口3 百兆电口：6个10/100Base-T(X)自适应以太网接口（RJ45电口）技术：IEEE802.3,802.3u,802.3x,存储转发处理方式MAC地址表大小：8K组网：环型、星型、链型、相切环网线缆：双绞线：0～100米多模光纤：0～5km，1310nm单模光纤：0～20km/40km/80km，1310nm/1550nm电源：输入电压：DC12/24/48V双电源或DC/AC110V/220V单电源产品功耗：＜8W或12W（满负荷）环境：工作温度：-25℃～70℃存储温度：-40℃～80℃相对湿度：5%～95%(无凝结)机械结构：外壳：IP40保护标准，铝制外壳尺寸(WⅹHⅹD)：55.5mmⅹ138mmⅹ121.5mm安装方式：DIN导轨安装通过认证：IEC61000-4-2防静电（ESD）：±8KV接触放电，±15KV空气放电IEC61000-4-3电磁场：10V/M（80-1000MHz）IEC61000-4-4瞬时高压（brust）：±4KV电源线，±4KV数据线IEC61000-4-5浪涌电压：±4KV（line/earth），±4KV（line/line）电源线，±2KV数据线IEC61000-4-6防传导：10V（150KHz～80KHzFAR-Ring环网专利技术：     FAR-Ring环网专利技术能使工业以太网交换机实现了智能冗余，允许您很简单很方便地建立起冗余的以太网络，能够让自动化系统的任意网段与网络断开连接的时候极快速地恢复正常。3 总结通过这次实习我熟练的掌握了组态王的应用，也了解到了污水处理的各个过程。组态王系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面:(1)图形,是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。(2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。(3)连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必需经过人工强化处理的场所。一般分为城市集中污水处理厂和各污染源分散污水处理厂，处理后排入水体或城市管道。有时为了回收循环利用废水资源，需要提高处理后出水水质时则需建设污水回用或循环利用污水处理厂。处理厂的处理工艺流程是有各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的，包括各种物理法、化学法和生物法，要求技术先进，经济合理，费用最省系统实现了实时监控、故障报警、历史数据的存储和查询、报表的显示和打印等多项功能，且用户界面操作良好，易于学习。系统具有良好的通用性、可扩展性和可维护性。通过以上设计可使，大大降低了工人的劳动强度，提高了管理水平。3 参考文献[1]王力强.组态软件在给水管网运行管理中的应用[M].上海:同济大学论文,2003.[2]王业民.工业组态软件使用技术[M].北京:清华大学出版社,2005.[3]周小明.组态软件设计与开发[M].西安:电子科技大学出版社,2006.[4]马国华.监控组态软件及其应用[M].北京:清华大学出版社,2001.[5]金以湖.过程控制[M].北京:清华大学出版社,2003.3 附录if(\本站点砖块==1){\本站点砖块1=\本站点砖块1+20;if(\本站点砖块1>=100){\本站点砖块1=0;}}if(\本站点s8==1){\本站点g1=\本站点g1-5;if(\本站点g1<=0){\本站点g1=100;}}if(\本站点s8==1){\本站点g2=\本站点g2-5;if(\本站点g2<=0){\本站点g2=100;}}if(\本站点s8==1){\本站点g3=\本站点g3+5;if(\本站点g3>=100){\本站点g3=0;}}if(\本站点s6==1){\本站点中间量1=\本站点中间量1+5;if(\本站点中间量1>=100){\本站点中间量1=60;}}3 if(\本站点填充>90){\本站点s15=1;}else{\本站点s15=0;}if(\本站点s16==1){\本站点中间量2=\本站点中间量2+30;if(\本站点中间量2>=100){\本站点中间量2=0;}}if(\本站点s7==1){\本站点中间量3=\本站点中间量3+40;if(\本站点中间量3>=100){\本站点中间量3=0;}}if(\本站点s7==1){if(\本站点s18==0){if(\本站点中间量4<=100){\本站点中间量4=\本站点中间量4+10;}else{\本站点s18=1;}}if(\本站点s18==1){if(\本站点中间量4>50){\本站点中间量4=\本站点中间量4-10;}else{\本站点s18=0;}}}if(\本站点s9==1){if(\本站点中间量6<=90){3 \本站点中间量6=\本站点中间量6+\本站点中间量5;}else{\本站点中间量6=\本站点中间量6-\本站点中间量5;}}if(\本站点s4==1){if(\本站点中间量7<=90){\本站点中间量7=\本站点中间量7+\本站点中间量8;}else{\本站点中间量7=\本站点中间量7-\本站点中间量8;}}3'