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基于WinCC的污水处理监控系统设计

文档作者：张文亮文档来源：湖南华亿电子工程有限公司		点击数：	更新时间： 2025年05月10日
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上一篇：基于工业以太网的污水处理控制系统解决方案

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软件设计与开发 忙：筹基于WinCC的污水处理监控系统设计(湖荆。电子工程霜荔湖南株帅剐摘要曲T满足污术《理自动控制的需要，在深凡研究7日水n理自动控Ⅻ特i日基础t，应月1业蛆盎软件WinCC}宣7相口的上住机}统。并且讨论7针对十#*处理∞杖、硅件构成“厦开发过程中遇到日目题和解女i*关键词：污术＆理wⅢflc监控系统PEC中闰分类号：TP273 文献标识码：A 文童编号：】007—9416(2011)07．0108．02随着技术进步，我国：【业企业规模目益壮大，先进没备广泛应用，工艺科技含量越来越高。但是相比之F，在许多企_L的污水处理中自动化程度不高，采蜊的软硬件落后，甚至有的控制点还依赖于人工操作，无形中制约r企业技术先进化的发展。为此．本系统采用西门子的s7 300 PLC为控制器和WteCC为监控软件开发丁辑水处理厂的监控系统。1、污水处理监控系统构成11监控要求现场控制站分别为粗格栅机及提升泵房、污泥脱水机房，分别有西门子s7—300 Pi．C各一套。籽现场检测仪表与控制设备接人各现场控制站，通过咀^网将上位机与PLC进行连接，系统硬件组成如图1所示。粗格橱及提升泵房：(1)格栅机：泵站装有格栅机2台，井装有渡位计．来检测格栅机前后液位差。通过格栅机前后蔽位差的检测，提示或自动启动格栅机，肚清除、处理附着在格栅上的污物。操作者可咀监控画面上对格栅机的操作，同时显示出启停状态以及液位等数据。(2)污水泵房：污水泵房内布置4台污水提升泵。泵房内壁装有液位计，咀实时检铡污水液位。通过PLC．提升象将根据泵的状态、液位等自动投切。当泵处于工作状态时．泵的叶片可咀旋转队增加粗格栅及提H泵房r1 cH水脱水机腑I·LC围1 wmcC软件图F均1 WinCC soflware chart污泥脱水机房：(1)脱水离心机夫、小端轴承温度检测显爪及扭矩的检测与显示。(2)能够检测各单套脱水系统、配药系统及共用系统中如上相关控制设备的工作状惫并显示。1 2上往机上位机是整个控制系统信息交换的界面，主要完成系统组态、tj水处理丁艺参数显示殴各Jd行状志姓，H超限报管等功能。采州两台工控汁算机，分别用丁监控和管理，井实现数据交换和共享。这种结构可使牛产过程中的信包集中管理畎文现整体操作、管理和优化、同时也使控制危险分散提高系统的可靠性。l 3监控软件的选取工控组态软件WinCC(Windows Control Center)是全集成自动化系统的重要组成部分．确保与各个品牌PLC连接的方便和通讯的高效，它包括图形设计器报警归档．壹量归挡，报表设计用户管理等功能，支持OPC和脚车语言．为工业控制中的通讦L和组恋提供了强有力的帮助。另外，监控系统下位机选Ⅲ的是s7—300系列污东处理监摔系统围2登陆画面Fig 2Logon screen —严●一煅每H赫J螋图3上位机监控画面Fig 3 Supervisioninterface of upper computer万方数据软件设计与开发PLC，与WinCC同为德国西门子公司的产品，WinCC本身提供$7-300 PLC的驱动，使得PLC与上位机的连接更加方便。2、系统设计实现2．1 WinCC与PLC的通讯上位机采用研华工控机。通过以太网与下位机PLC实时通讯。与传统控制网络相比，以太网成本低、速度超乎想象的快，并且技术成熟，在技术升级方面无需独自的研究投入，同时可以保证实时性不会破坏，结台．TCP／IP协议，采用高实时性的网络操作系统和交换控制网络技术，可以实现完全控制型的监控。首先在WinCC软件“变量管理”选项中添；|】t1S7协议的驱动连接，然后选择TCP／IP并新建驱动连接，在此驱动连接中设置属性，包括PLC的机架号和CPU的槽号，保存便完成设置【lI。2．2 WinCC的组态实现监控画面主要实现生产工艺流程的实时监视，显示全厂各个工段的工艺参数值、设备工作状态的电气参数值以及各种设备的运行状态，并具有超限报警、历史数据查询、报警记录查询、报表打印等功能。上位机需对PLC发送来的数据进行分析处理、存储、建立数据库，并向PLC发布指令，实时控制和调节设备运行；本系统除完成一般监控组态软件的功能外，还加入了各种控件和C脚本编程以实现复杂功能[21，本系统使用WinCC6．2版本。2．2．1登陆界面监控系统要求有不同的权限对应相应的操作。WinCC一旦激活进入登陆界面，就会弹出登陆框，要求输入用户名和密码，如图2所示。不同的用户名对应不同的权限，管理员可以进行初级、中级和高级操作，执行不同的操作口l。2．2．2粗格栅及提升泵房画面用户登录后进入粗格栅及提升泵房监控画面，如图3所示。这里显示了污水处理控制系统的整体流程，形象地显示设备的运行状态，仪表读数。2．2．3其他界面污泥脱水界面：显示出整个污泥脱水系统生产工艺流程图及单个污泥脱水成套装置的的工艺流程。报警界面：一旦发生超限或设备故障都会引起系统的报警，并可以查询报警记录，对报警信息进行统计。趋势图画面：显示现场仪表的读数在一段时间内的变化趋势，包括水位、温度、频率、流量等，这些现场仪表的读数都在变量记录里进行归档，并可以在进行数据分析和打印。报表管理画面：可以查询、浏览提升泵房和污泥脱水机房不同时间的日报表、月报表和年报表，并可对其进行打印操作【4】。2．2．4单个部件的徂态WinCC在其内部的图库里集成很多的图形对象，如水箱、电机、阀门等等，对于污水处理用的最多的是水池，提升泵等。为了使组态画面贴近实际，能够更好的反应现场工况，图库里的元素并不能满足要求。我们可以利用WinCC的画图工具自己绘制适应实际的图形元素，并且使用C脚本使其产生动画效果。泵的组态可以使用C脚本使其产生动画，在其运行时产生视觉‘上的旋转。实际上泵中叶片的旋转的效果是用两个部分椭圆组成，然后在脚本中通过switch和if语句实现。管道中水流的方向是利用箭头的位置坐标(X和Y)，在坐标选项中通过C脚本的fori吾句实现不断循环口】。3、结语采用了WinCC组态软件，大大提高了污水处理厂的上位机自动化程度，实现了对污水处理重要数据的显示、归档及报警，同时使修改运行工艺更加方便灵活，本监控系统已经投入运行将近一年，运行效果良好，达到了设计要求。参考文献[1]李建民．裴永清，董国军．基于PLC与WinCC的污水处理字的监控系统的设计[J]．工业仪表与自动化装置，201 1，2：20-23．[2]黄献忠．57-300软冗余及WinCC在水预处理中的应用[J]．工业控制计算机，2010，23(1)：66-67。[3]苏秀丽．李媛。任俊杰．WinCC脚本系统在传送带过程监控中的应用[J]．工业控制计算机．2010。23(7)：75-77．[4]刘华波．组态软件WinCC及其应用[H]．北京：机械工业出版社。2009：25-32．[5]孙德辉，李晓硕，史运涛．基于WinCC脚本的监控系统框架开发与应用[J]．微计算机信息，2007．20(7)：41-42．““”上接第107页的实现比较困难；“回溯试探”算法虽然成功率较高，然而占用系统资源较多同时耗时较长t如果对组卷的要求参数较少的情况下，用随机组卷算法速度快同时成功率高。3、我校网络考试系统组卷算法的设计通过上面对常用组卷算法的分析，结合我校所开发的网络考试系统的实际特点——组卷参数要求不多，考试规模较小且希望考生在抽取试题组成试卷时有较好的实时性等。因此，本系统采用常见的简单的随机算法来实现组卷。系统采用的详细组卷流程说明如下：(1)定义一个变量s，用来保存已经抽取的试题总分，其初值为零，每次成功抽取一道试题后要在S中加上对应试题的分值，而且在抽取下一道试题之前要先判断s的值是否已经达到了教师所设置的试卷要求的总分，如果达到了，说明组卷过程已经成功完成，如果没有达到则继续循环抽取下一道试题；(2)每次抽取试题前首先根据读取的题库中的试题总数N，利用随机函数产生一个介于l到nZ间的随机整数赋值给变量R，然后在试题库中读取题号为R的试题，如果此试题已经被读取过了，则此次抽题失败，继续进行下一次抽取。(3)设置三个变量Nl、N2、N3，分别来存放已抽取的选择题、判断题以及主观题的数目，每次抽取一道试题后首先要判断该种类型已抽取的试题数是否已经达到教师设定的数目要求：如果达到了则放弃抽取的试题，接着抽取下一道试题，此次抽取不成功；如果没有达到，则根据所抽取的试题类型在相应的变量上}／Ill，此次试题抽取成功；(4)试卷的总分以及每种类型试题的数目要求由教师设置并在试卷信息表Paper—Info中存放，这些信息是组卷的依据I(5)成功抽取后的试题保存于考生试卷表中，考生开始考试后从该表中读取试题信息显示于考生考试页面上。具体的组卷算法流程如图l所示。4、结语本文是笔者结合我校考试系统的开发对所采用的组卷算法进行分析和设计的一点体会总结，希望与大家共同探讨提高。参考文献[1]王崎．智能组卷算法研究比较．科技信息．2008(27)：71，86．[2]应继儒，胡立新，龙毅。徐洪涛．试题库随机选题数学模型的构建及实现．计算机应用．2000．1 20(1)：46-47．[3]Rizk M R．El—Arabaey，Khaddarn H S．An a lgorithm for opti—mum stabi]ity region of fuzzycontrol systems using geneticaIgorithms．Proceedings of the American Control Conference。Arlington．2001：192-197．

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