WinCC在SBR污水处理监控系统中的应用 4页

250化工自动化及仪表第39卷WinCC在SBR污水处理监控系统中的应用李万军(西安航空职业技术学院学生处，西安710089)摘要设计了一套较为先进的污水处理监控系统，介绍其硬件组成及winCc在监控系统设计中的冗余组态、画面中设备动态功能的实现、操作小窗口及画面切换等。该系统能够完成序列间歇式活性污泥法(SBR)污水处理的监控功能。关键词SBR污水处理法监控系统WinCC组态冗余中图分类号TH862+．79文献标识码B文章编号l000—3932(2012)02旬250JD4神木某污水处理厂采用先进的序列间歇式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProces8，SBR)污水处理工艺¨’21，设计了两组SBR反应器交替工作，按周期运行，一个工作周期为8h，其中进水曝气2h、厌氧搅拌2h、沉淀3h、排水1h(工作周期及各阶段时间可依需要进行适当调整)。在进水阶段同时进行曝气。每组池内设置4台碟式射流曝气机和一台剩余污泥泵"1。出水由滗水器将上层清液排出，该工艺还设计有调节池及高效浓密池等单元，用于稳定水量、水质，并去除大部分悬浮物及影响生化处理的Ca“等。笔者以工控组态软件WinCC为平台。开发SBR污水处理监控系统。1污水处理监控系统硬件结构神木某SBR污水处理厂占地面积大、控制设备分散，而且空气湿度高，故采用“集中监测、分散控制”的设计原则。污水处理系统采用Pc+PLC分级分布式控制形式，运用PC上位机监控系统对整个污水处理厂的各工况进行实时监控，工艺过程自动控制采用就地单独的控制方式，系统组成如图l所示。该系统包括上位机操作站和PLC控制系统。上位机操作站监控系统使用Wincc6．O组态软件，PLC控制系统作为系统中的控制核心，选用S7300系列产品。通过西门子冗余技术实现上位机的冗余和下位PLc双机冗余，当一台PLc故障时，另一台自动工作，最大限度地提高了系统的可靠性。两台PLC之间通过Pro．硒us总线进行数据同步，实现了主／从站的自动切换。图1SBR污水处理监控系统硬件结构示意图2神木污水处理监控系统软件开发2．1监控系统整体设计SBR污水处理监控系统(图2)主要以WinCC髓求羿向主I．岂料lfII菱蓍ll篓篙ll羹薷ll菱餮lI菱蓄lI遵笋II嚣盛宴时趋势曲线J打r上趟锷曲线系统报丧钉印j：艺毒数设定图2SBR污水处理监控系统整体设计示意图收稿日期：20ll-lO-12(修改稿)\n第2期李万军w-ncc在sBR污水处理监控系统巾的应用v6．2为开发平台，该软件包括变量管理、图形编辑器、报表编辑器及报警记录等模块。“。2．2关键技术2．2．1上位机冗余功能的实现上位机wincc在安装了软件冗余包后，采用TcP／IP协议来实现以太网冗余。通过wincc图形编辑器中的动态向导创建冗余链接。上位操作站的组态软件作为操作员的使用工具可直观地反映生产现场的工况，也是操作员干预现场装置的主要手段。采用wincc创建的冗余组态界面如图3所示。图3winCC下的冗余链接组态界面上位机与下位机采用了以太网通信，相当于构成了一个计算机局域网络。计算机的MAc地址为系统默认，cP343一l的MAc地址可以从硬件上获得。s7．300PLc与两台上位机的组态地址见表l。cP343—1在sTEP7下的硬件组态界面如图4所示。袁1s7-300PLC与两台上位机的硬件组态地址项目功能M^c地址lP地址工程师站l工程师站2主系统cP343．1从系统cP”3-l显示、操作单元系统默认】9216801显示、操作单元系统默认192168O2以太网通信08啪舶母2·B5-13192168o3以太网通信08·00脚母2-C3一c3192168042．2．2主界面系统主界面”’61主要是对污水处理生产过程的模拟再现，根据现场设备的布局，参考工艺要求．笔者开发了如图5所示的sBR污水处理全生产过程界面。其中，每台主要设备旁运用∥o域组态了数据显示框，用于显示实时数据，对于某些⋯’【·⋯+匝!Eb诺量；矗■__·●__●__—-_，￡‘’一1⋯Ⅱ}【。，1图4sTEP7下硬件组态界面町以操作的设备专门开发了操作小窗口。另外，界面中也组态了5个切换按钮，分别用于切换到历史数据查询界面、系统操作控制(图6)、系统参数设定、系统介绍和用户登录界面。囤5sRR污水处理监控系统主界面图6污水处理系统操作界面2．2．2．1操作小窗口开发操作小窗口采用嵌入思想设计，事先在主界\n252化工自动化及仪表第39卷面右上角设置一个和将要显示设备一样大小的画面窗口，然后通过VBS脚本对系统画面中的操作设备点击后，将在主画面的右上角显示其详细信息。从小画面可对主要操作设备进行启／停操作。笔者设计的1。鼓风机操作小窗口的程序代码如下：SubClick(ByValItem)DimjoolSetjool=HMIRuntime．Screen8(”ma”)8001．Sc陀enItem8(”画面窗口2”)．screenName=’‘撑lgIlfengji¨／／#lgIIfengji为1。鼓风机画面名EndSnb2．2．2．2切换功能的实现按钮切换功能主要借助按钮／事件／鼠标动作／直接连接到所要切换的画面来实现。如图6所示，系统提供了手动和自动两种控制模式，通过操作权限来调整工作流程和启／停处理不同阶段的设备。现场重要参数设定界面有新报警产生时，可自动弹出报警界面，并自动记录报警发生的时间及类型等信息。2．2．3操作系统维护操作系统的维护是监控系统可靠运行的重要保证。神木SBR污水处理监控系统的具体维护参数见表2。表2系统维护参数现场服务器windows2000参数远程监控站windows2000参数用户名admini8trator密码yum一般操作用户名wincc密码wincc现场服务器网络参数：超级用户名adm“stator密码yum计算机名YLol远程操作站网络参数：工作组YANLAN计算机名YL02IP地址192．168．1．1工作组YANLAN子网掩码255．255．255．OIP地址192．168．1．2默认网关192．168．1．254子网掩码255．255．255．ODNS192．168．1．254默认网关192．168．1．254备用DNs61．134．1．4DNS192．168．1．254备用DNS61．134．1．4远程站和服务器间通过光纤连接，使用TcP／lP协议通信。在一个网段内，系统维护参数设定与设备类型、登录用户密切相关，操作系统的参数设定只有超级用户“administrator”可以更改。服务器必须以超级用户身份登录，远程站工作时为防止操作员误操作，以“wince”身份登录，只有需要变更参数的设定值时才以超级用户身份登录。除了操作系统的维护之外，该监控系统在确保系统安全的前提下，对SBR池工艺操作参数进行设定维护，只有管理员才能进入“参数设定”，管理员必须在现场服务器上进入污水处理系统，用户名为SM，密码为32lO。为防止操作员利用权限误操作，在管理员进行参数设置后，务必注销管理员用户。2．2．4池区画面搅拌机转动实现搅拌机旋转(几何——起始角度)的程序代码如下：书include”apdef壬巾．h”long—main(char宰lpszPictureName，char幸lp820bject-Name，char}IpszPropertyName){staticDWORDi=20；if(GetTagBit(”搅拌机运行信号”)){i=i+30；if(i-=360)(i-0)；}retumi；}搅拌机旋转(几何——结束角度)的程序代码如下：#include”apdefap．h”long—main(char宰lp8zPictureN唧e，char掌lpszobject·Name，char幸lpszPropertyName)}staticDWORDj=80；if(GetTagBit(”搅拌机运行信号”)){j=j+30；if(j==360)(j=O)；}retumj；}3结束语基于winCC组态软件的sBR污水处理监控系统已在神木某污水处理厂投运，监控界面交互(下转第259页)\n第2期张勇等．基于FPGA的1553B功能仿真卡设计与实现259编程逻辑器件对H31580的寄存器和存储器的功能配置，并以较灵活的帧中断和消息中断处理方法实现了RT中数据的读取和写入。此设计已经成功应用于工程实践中，主要用于对外部设备的模拟测试。经验证，无论模拟BC还是RT时都能较好地完成功能配置和数据传输，无数据丢失和错乱的现象，并且整个传输过程稳定可靠。参考文献[1]武恒州，王维．基于FPGA的1553B总线控制器接口芯片设计[J]．仪器仪表用户，2010，17(3)：45一[2][3][4][5]46．孟令军，张国军，王洪涛，等．基于FPGA的LVDs高速差分接口应用[J]．化工自动化及仪表。2010，37(5)：94—96．连恒兴，赵彩霞．沈三民，等．基于usB的多路数据读数接口设计[J]．化工自动化及仪表，20ll，38(8)：992～996．胡明，林宝军，张善从．1553B总线控制器软件设计[J]．电子测量技术。2006，29(I)：lOl—103．何鹏．基于DsP+FPGA的1553B总线接口通信模块的研究和应用[D]．西安：长安大学．2009．DesignOf1553BEmuIatiOnCardBasedOnFPGAZHANGYong，ZHENGuo—yong，RENYong-feng(盹砌，ldf硒r肠60mtory加耽cf，o，I如胁d占“旭menInc．I}，lo坳，Ⅳort|Il№觇聆缸，，可C^讯口，死i，，眦，l03005l，傩i凇)AbstractDesigningI553emulationcardbasedonFPGAwasintroducedtosimulateBCandRTfunctionre—spectivelywithH3l580programmablelogiccontmlprotocolchipso勰tohaVeextemaldevicessimulated．ThisstableandI．eliabledesigncanbeappliedtoengineeringpracticesuccessfhlly．KeywordS1553B，pmgrammablelogicdevices，H31580，BC，RT(上接第252页)一性友好，结构清晰，极大地减轻了操作人员的工作强度，满足了sBR污水处理的工艺要求，冗余技术和脚本的应用大大增强了系统的可靠性和动态性。参考文献[1]陈智勇．浅析sBR工艺在污水处理中的应用[J]．科学之友，20ll，(5)：30—31．[2]刘载文，苏震，王小艺，等．生物流化床污水处理技术进展与展望[J]．化工自动化及仪表，2010，37(2)：l一6．[3][4][5][6]张孟．孟宪朋，刘家懿，等．GSB—L2高速泵常见故障与处理[J]．化工机械，20Il，38(3)：377—378．苏昆哲．深入浅出西门子winCcV6[M]．第2版．北京：北京航空航天大学出版社，2005．李帅．wincC在玻璃配料监控系统中的应用[J]．自动化技术与应用，2010，29(3)：86—89．蔡小亮，罗益民。孙锋，等．基于PLC和wincC的智能双腔监测换热器系统[J]．化工自动化及仪表。2010。37(2)：8l～83．App¨catiOnOfWinCCinShenmuSBRWastewaterTreatmentSystemLIWan—iun(＆‘‘den拈啦e，艇’口nAeron口u‘如口fPo咖c^n站，nJtit“阳，xi’口^7l0089，c^i忍口)AbstraCtTheadvancedsewagetreatmentmonitoringsystemwasdesigned，anditshardwarestlllctureandWinCCredundancycon69uration，dynamicfhnctions，operatingwindows，screenswitchingandimplementationthereofwereintroduced．ApplicationinpracticeshowsthatthissystemcanmakeSBRwastewatertreatmentmo—nitoringcomple￡ed．KeyW0rdSSBRwa8tewatertreatment，monitoringsystem，WinCC，configuration，redundancy