1、精選優質文檔-傾情為你奉上摘 要我國污水處理事業迎來了高速發展的階段，不僅大城市，很多中小城市、鐵道各車站區，甚至發達地區的鄉鎮都開始修建污水處理廠。隨著現代控制技術和計算機技術的飛速發展，PLC控制技術在污水廠中得到了廣泛應用，使得整個污水處理過程實現了計算機監測、控制和管理，以實現高質量、低成本、穩定可靠的運營方式。本文采用生物法中氧化溝法進行污水處理，結合污水處理流程，本系統需控制7臺設備和檢測2個參數。共有32個輸入開關量和20個輸出開關量。最終選擇OMRON公司內裝60個I/0端子的CPM2AE一60CDRA型PLC。它運行速度快，控制可靠，具有強大的指令系統和豐富的輸入輸出擴展設備

2、及特殊擴展設備，并進行了硬件和軟件設計。在軟件設計中做了上位機和下位機軟件設計。并利用Intouch組態軟件實現動態實時顯示過程控制參數和系統運行狀態，報警和報表等功能。 本文通過PLC控制系統的配置和控制方式，和由PLC控制站和上位機組成的控制系統，從而實現污水處理整個過程的實時監測和自動控制。本文應用PLC控制達到了設備的自動監視和控制，使出水指標穩定，滿足了工藝要求，并且節省了大量的人力物力。關鍵詞：污水處理；PLC；控制系統目錄專心-專注-專業1 緒論1.1 設計的背景與意義我國是個缺水的國家，人均水資源占有量僅為世界人均占有量的1/4。而且我國的水資源在時空和地域分布上的分布不均勻，

3、更加重了實際的缺水情況。因此近些年來我國城市水資源進一步緊張，許多城市嚴重缺水。與此同時，水資源污染卻日益嚴重，因此許多都城市規劃和建設了自己的污水處理廠，來改變目前水資源緊缺且污染的現狀。我國城市污水處理事業是在80年代初逐步發展起來的，經過幾十年的發展已經初具規模。但是，與國外同期的城市污水處理廠相比較，始終存在效率低、自動化程度低、能耗高且運行費用高等缺點。 隨著全球能源供應緊張和對自動化程度要求的不斷增加，我國的污水處理廠必然向著高度自動化和無人職守的方向發展。目前，PLC在其穩定性、高自動化程度的不斷加強，使得PLC成為城市污水處理自動化方面1-3的首選。 如今，我國污水處理事業迎來

4、了高速發展的階段，不僅大城市，很多中小城市、鐵道部各車站區，甚至發達地區的鄉鎮都開始修建污水處理廠。PLC控制器以其技術成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴展方便、性能價格比高等一系列優點，在工業控制中得到了越來越廣泛的應用，在污水處理中也得到一定程度的推廣。 隨著現代控制技術和計算機技術的飛速發展，PLC控制技術在污水廠中得到了廣泛應用，使得整個污水處理過程實現了計算機監測、控制和管理4-6，以實現高質量、低成本、穩定可靠的運營方式。針對我國水資源現狀呈不斷惡化的態勢，介紹現有的污水處理基本原理和技術，對新興的污水處理理論和技術、污水治理方法做出評價。水體污染是指排入水體的污染物使該物質在

5、水體中的含量超過了水體的本底含量和水體的自凈能力，這些污染物質使水體的物理、化學性質或生物群落組成發生變化，從而降低了水體的使用價值。治理污水的方法和技術的基本原理主要是分離、轉化。設計系統應用先進的工業控制計算機、可編程控制器、工業自動化組態軟件技術、電力電子控制技術藝等，介紹了PLC在污水處理廠自動控制系統中的應用，通過PLC控制系統的配置和控制方式，和用PLC控制站和上位機組成的控制系統，從而實現污水處理整個過程的實時監測和自動控制。1.2 研究現狀 新世紀，我國污水處理事業迎來了高速發展的階段，不僅大城市，很多中小城市、鐵道部各車站區，甚至發達地區的鄉鎮都開始修建污水處理廠。PLC控制

6、器以其技術成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴展方便、性能價格比高等一系列優點，在工業控制中得到了越來越廣泛的應用，在污水處理中也得到一定程度的推廣。實踐證明,在污水控制系統中,采用可靠性較高的PLC與具有強大數據處理能力的計算機組成遠程監控系統7-10,不僅可以提高系統的穩定性.可靠性.靈活性,及時發現可能出現的故障,還能大大節約人力成本.通過采用計算機作為上位機實現管理和監控,PLC作為下位機實現電機的控制,并使個PLC均可與PC聯網通信,從而實現了遠程集中控制,整個系統運行可靠,達到并滿足設計的目的和要求。控制方案:通過分析工藝工程發現,在受控對象中有相當多的開關量和模擬量,檢測點也較

7、多,而控制過程是以邏輯控制為主,閉環控制為輔。針對這樣一個實際情況,我們采用了基于PLC與工控機來構建監控和數據采集系統，以工控機作為監視和控制現場生產過程的可視窗口,在PLC可編程控制器進行邏輯運算,對生產過程實行在線實時控制。系統構成:(1)根據工藝設計要求,將污水控制系統分為三個網絡層面.即監控管理層,過程控制層和設備執行層.(2)根據生產工藝的要求,將廠內所有設備按功能分為3個區域,在3個區域內各建立一個PLC站(即下位機),構建過程控制層。1#PLC控制站設在加氯間控制室內,監控項目有粗格柵機,提升泵,加氯設備等。2#PLC控制站設在沉沙池控制室內,監控項目包括鼓風機.細格柵機等。3

8、#PLC控制站設在BAF動力間,主要監控項目是沖洗離心泵等。監控方式:集中監控,在監控計算機上可以實現工藝過程的全面監控。基于PLC與計算機構建控制系統具有系統配置合理,可靠性高,控制精度高和系統成本低等優點,隨著我國對環境保護投資力度的不斷加大,各城市污水處理廠在建項目相繼啟動,將PLC與計算機構建的污水處理控制系統應用于在建項目和老水廠的改造,不僅可以提高系統的整體控制水平,同時可以利用網絡平臺實現數據共享,提高整體管理水平,具有廣泛的應用前景。1.3 主要內容和預期目標（1）介紹了當前工藝技術，根據需要最終選擇氧化溝法進行污水處理設計，介紹了工藝流程各部分的實現方式，明確了控制要求。通過

9、系統設計方案了解PLC控制系統的全部功能，控制規模，控制方式。 (2)針對污水處理的工業對象，分析其工藝流程和控制特點，根據其控制要求，完成基于PLC的污水處理控制系統的方案論證和設計，即PLC控制系統的硬件和軟件設計。硬件設計部分，完成了PLC的機型選擇，開關量的選擇11-13，模擬量的選擇和電源模塊的選擇。軟件部分，通過污水處理的工藝流程，完成了流程圖和梯形圖的設計。 (3)通過PLC控制系統的配置和控制方式，和由PLC控制站和上位機14組成的控制系統，從而實現污水處理整個過程的實時監測和自動控制。使得整個污水處理過程實現了計算機監測、控制和管理，以實現高質量、低成本、穩定可靠的運營方式。

10、 2 污水處理的工藝流程2.1 工藝技術簡介“七五”、“八五”、“九五”國家科技攻關課題的建立與完成，使我國在污水處理新技術、污水再生利用新技術、污泥處理新技術等方面都取得了可喜的科研成果，某些研究成果達到國際先進水平。同時，借助于外貸城市污水處理工程項目的建設，國外許多新技術、新工藝、新設備被引進到我國，B法、氧化溝法、/O工藝、/O工藝、SBR法在我國城市污水處理廠中均得到應用。污水處理工藝技術由過去只注重去除有機物發展為具有除磷脫氮功能。國外一些先進、高效的污水處理專用設備也進入了我國污水處理行業市場，如格柵機、潛水泵、除砂裝置、刮泥機、曝氣器、鼓風機、污泥泵、脫水機、沼氣發電機、沼氣鍋

11、爐、污泥消化攪拌系統等大型設備與裝置。 我國80年代以前建設的城市污水處理廠大部分采用普通曝氣法活性污泥處理工藝，具有工藝簡單，防止污泥膨脹性能強，耐沖擊負荷和處理能力強等特點，適用于水質水量變化大的生活污水處理。可是，由于該工藝主要以去除BOD和SS為主要目標，對氮磷的去除率非常低。為了適應水環境及排放要求，一些污水處理廠正在進行改造，增加或強化脫氮和除磷功能。 B法污水處理工藝于80年代初開始在我國應用于工程實踐。由于其具有抗沖擊負荷能力強、對pH值變化和有毒物質具有明顯緩沖作用的特點，故主要應用于污水濃度高、水質水量變化較大，特別是工業污水所占比例較高的城市污水處理廠。目前氧化溝工藝是我

12、國采用較多的污水處理工藝技術之一。應用較多的有奧貝爾氧化溝工藝，由我國自行設計、全套設備國產化，已有成功實例。DE型氧化溝和三溝式氧化溝在中高濃度的中小型城市污水處理中也有應用。采用卡羅塞爾氧化溝工藝的城市污水處理廠大部分為外貸項目。 氧化溝，氧化溝又名連續循環曝氣池，是活性污泥法的一種變形。經過三十多年的使用、研究、開發和改進，氧化溝系統在池型、結構、運行方式、曝氣裝置、處理規模、適用范圍等方面都得到了長足的發展。氧化溝由溝體、曝氣設備、進水區、出水區和自動控制設備等部分組成。氧化溝體的平面形狀一般呈環狀溝渠形，也可以是長方形、L形、馬蹄形、圓形或其它形狀，氧化溝斷面形狀多為矩形和梯形。曝氣

13、設備是氧化溝的主要設備，它起著供氧、推動水流和防止活性污泥沉淀等作用，常用的曝氣設備有表面曝氣機、曝氣轉刷(轉籠、轉盤、轉碟)、射流曝氣、導管式曝氣機等。2.2 工藝流程 根據污水濃度高、負荷波動大、水質多變等特點，經過比較，采用生物法中氧化溝法進行處理，其工藝流程如下圖2.1所示。圖2.1污水處理工藝流程格柵井，格柵井單元的設備包括格柵井提升泵、浮球液位控制器、粗格柵、浮球液位變送器，其作用是清除污水中的顆粒與懸浮物；液位變送器用來檢測粗格柵前后的液位差，當差值大于10cm時粗格柵開始運行。主要用于進水泵的入口處，防止較大的污物進入泵內，進而保護進水泵，保證其能正常工作。格柵機的啟停由前后為

14、了避免液位在設定值的臨界狀態時，由于波動而造成頻繁啟停設備，將啟動與停止設置成二個設定值，并可調節該回差大小。#1泵井：主要作用是將城市生活生產所排放的污水經過柵格過濾后提升，使其進入沉沙井。氧化溝：主要有氧化溝和污泥回流系統組成。氧化溝的功能主要是對來自除砂系統的污水進行生化處理，其主要設備，有轉碟曝氣機和潛水攪拌機，轉碟曝氣機的轉速改變污水中溶解氧的含量，潛水攪拌機的作用是推進水流，使得氧化溝內的污水和活性污泥充分混合，有利于對污水進行生化處理。污泥回流系統的功能是通過回流泵將剩余的污泥和使用過的污泥進行處理。#2泵井, 其功能是對氧化溝處里的污水進行物理沉淀，使得污泥和清水分離, 對氧化

15、池中處理過污水的活性污泥進行脫水處理.2.3 控制要求#1和泵井以及氧化溝均設計有PLC控制器，用以控制#1泵井、#2泵井內各2臺潛水泵和氧化溝內2臺轉刷和1臺推流器。同時，在#1、泵井內設計有液位檢測裝置，用來檢測井內水位高度。在氧化溝內設計有液位和氧化濃度檢測裝置，用來檢測水位高度和氧化濃度。#1泵井控制方式：水位高時，電機啟動，把水抽走；當電機堵轉時，熱繼電器動作，跳閘以保護電機。其中#1泵井、#2泵井各2臺潛水泵互為備用。氧化溝兩臺轉刷控制方式：1、2號轉刷用于增氧，轉速有高低兩檔，D。為1、0時，分別為高速、低速運轉。推流器控制方式：兩個轉刷根據液位和氧化濃度獨立工作。液位 >

16、3.2m且氧化濃度Od低于設定值時，啟動轉刷。當水位日H<2.8m或氧化濃度高于設定值時，停止轉刷，故障狀態下停止轉刷。 流量控制：用流量計檢測流量，保證流速一定，確保沉除砂效果。由進水閥調整流量大小。當檢測到流量過快時，則關小進水閥；當檢測到流量過慢時，則開大進水閥；當流量適中時，進水閥則不動作。水位控制：由水位檢測計檢測處理池水位，水位過高則開大排水閥，過低則關小排水閥，適中則排水閥不動作。3 污水處理的PLC控制系統3.1 PLC控制系統設計的基本原則和步驟一PLC控制系統設計的基本原則PLC是一種計算機化的高科技產品，如果被控系統復雜，I/O點數很多，系統的可靠性要求很高，由于生

17、產工藝流程或產品的變化，需要經常改變系統的控制關系，就可以使用PLC。任何一種電氣控制系統都是為了實現被控對象（生產設備或生產過程）的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，確定選用PLC控制系統后，在設計PLC控制系統時應遵循以下原則：1） 最大限度地滿足被控對象的控制要求；2） 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單，經濟，使用及維修方便；3） 保證控制系統的安全，可靠；4） 考慮到生產的發展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當留有裕量。二PLC控制系統設計的一般步驟1.熟悉控制對象。首先應詳細了解被控對象的全部功能和它對控制系統的要求，如機械的動作，機械、液壓、啟動、儀表、電氣

18、系統之間的關系，關系是否需要設置多種工作方式（如自動、半自動、手動等），PLC與系統中其他智能裝置之間的關系，是否需要通信聯網功能，是否需要報警，電源停電及緊急情況的處理等等。2.確定硬件配置，設計外部接線圖。正確選擇PLC對于保證整個控制系統的技術與經濟性能指標起著重要的作用。選擇PLC，包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。根據被控對象對控制系統的要求，及PLC的輸入量、輸出量的類型和點數，確定出PLC的型號和硬件配置。PLC硬件配置確定后，對I/O點進行分配。設計出PLC的外部接線圖。3.設計控制程序在硬件設計的基礎上，通過控制程序的設計完成系統的各項控制功能。

19、對于簡單系統的控制程序，可以使用經驗法設計直接設計出梯形圖。對于比較復雜的系統，一般要首先畫出系統的工藝流程圖，然后再設計PLC的控制梯形圖。4.程序調試控制程序是控制整個系統的工作軟件，是保證系統工作正常、安全、可靠的關鍵。因此，控制系統的設計必須經過反復調試、修改，直到滿足要求為止。3.2 硬件設計 選擇的污水處理工藝流程的特點，進行硬件總體設計，如圖3.1，硬件主要由PLC，上位機，泵類設備，格柵機和輸入信號組成。圖3.1 硬件總體框圖3.2.1 PLC機型的選擇 結合污水處理流程，本系統需控制7臺設備和檢測2個參數。共有32個輸入開關量和20個輸出開關量。比較德國西門子公司S系列、日本

20、j菱公司的A系列大型PLC和日本OMRON公司的c系列PCL，并考慮到成本和易操作性等因素，最終選擇OMRON公司內裝60個I0端子的CPM2AE一60CDRA型PLC。它運行速度快，控制可靠，具有強大的指令系統和豐富的輸入輸出擴展設備及特殊擴展設備. 根據功能與任務相適應的原則，對于控制要求較高的系統，選用中大型PLC，為了提高PLC的實時處理速度，選擇CPU處理速度快的PLC，減少執行指令時間，同時對編制的程序優化，縮短掃描周期。選擇PLC使結構合理，機型統一。 選擇本控制系統由雙CPU4144H組成l：1處理器單元冗余，由雙SITOP電源構成24VDC 1：1供電冗余，由ET200M系列

21、雙IM1532及雙回路光纖構成1：1分布式IO DP通訊冗余，由雙以太網模板構成處理單元與上位機1：1以太網通訊冗余，所有開關量輸入、輸出信號通過集電器隔離。圖3.2 PLC接線圖3.2.2 模擬量模塊的選擇 考慮到污水處理系統還必須檢測2個模擬量，即氧化溝溶解氧濃度和液位，故必須為CPM2A擴展一個模擬量I0單元。根據工程需要，選用CPM1AMAD02CH擴展單元。其硬件如圖3.2。模擬量輸入模塊：規格型號：SM33l輸入點數：8點額定電壓：24VAC信號輸入：420mA010VDC熱電阻熱電偶典型功率消耗：1.0W最大電流消耗：50mA(背板總線)，光耦合器隔離：有模擬量輸出模塊：規格型號

22、：SM332輸出點數：8點額定電壓：24VAC信號輸出：0420mADC典型功率消耗：3.0W最大電流消耗：100mA(背板總線)，光耦合器隔離：有絕緣試驗電壓：1500VDC保護等級：IP20工作環境：溫度：0-60，濕度：10 -95尺寸：80×125×120mm重量：0.465kg3.2.3 開關量模塊的選擇選擇適合的電壓等級和模塊密度。為了提高控制系統的可靠性，必須考慮門檻電平的大小，門檻電平指輸入點的接通電平和關斷電平的差值。門檻電平越大，抗干擾能力越強，傳輸距離越遠。選用輸出模塊還應注意同時接通點數的電流累計值必須小于公共端所允許通過的電流值。輸入、輸出端對應接

23、口地址如表3.1。開關量輸入模塊:規格型號：SM322輸入點數：16點額定輸人電壓：24VDC輸入電壓范圍(信號1時)：1330VDC輸入電壓范圍(信號0時)：-305VDC典型輸入電流：信號1時典型值7mA，最大電流消耗：25mA(背板總線)絕緣試驗電壓：500VACIO通道間隔離：有保護等級：IP20工作環境：溫度：0-60 ，濕度：10-95%尺寸：40 ×125×120mm重量：200g開關量輸出模塊:規格型號：SM322輸出點數：32點輸出信號類型：無源觸點額定負載電壓：24VAC負載電壓范圍：2028VDC額定輸出電流：0.5A典型功率消耗：4.9W最大電流消耗

24、：80mA(背板總線)，光耦合器隔離：有絕緣試驗電壓：500VDC短路保護：有保護等級：IP20工作環境：溫度：0-60 ，濕度：10-95%尺寸：40 ×125×210mm重量：019kg表3.1 32個輸入開關量和20個輸出開關量接口地址設備名稱輸入接點輸出接點1號井#1泵0CH000CH0310CH0010CH011號井#2泵0CH040CH0710CH0210CH03氧化溝1好轉刷0CH080CH1110CH0411CH00氧化溝2好轉刷1CH000CH0311CH0111CH05推流器1CH040CH0511CH0611CH072號井#1泵1CH062CH0012

25、CH0012CH012號井#2泵2CH012CH0712CH0212CH033.2.4 電源模塊的選擇規格型號：PS 407 10A額定輸人電壓：230VAC輸人電壓范圍：85264AC額定電源頻率：50Hz電源頻率范圍：4763Hz額定輸入電流：0.6A最大啟動電流：15X額定輸入電流電源掉電緩沖：>20ms額定輸出電壓：5VDC和24VDC輸出允許范圍：5VDC：+3-0.5 ，24VDC：+25 -20額定輸出電流：5VDC：10 AVDC：0.5A短路保護功能：有保護等級：IP20，有保護導體工作環境：溫度：0-60，濕度：10 -95尺寸：50X290×217mm重量

26、：780g3.2.5 PLC的輸入、輸出點功能 (1)模擬輸入信號溫度信號包括進水溫度、PH值和空氣出口溫度用于指示進水特征和鼓風機進入曝氣池的空氣溫度。壓力信號包括鼓風機空氣出口壓力和脫水機沖洗濾布水壓力信號。粗、細格柵前后液位信號用于指示前后液位的高低。進水泵閥門的開度及鼓風機進、出空氣閥門的開度指示信號用以調節其流量。流量信號用于指示進水、出水、污水處理過程污水或污泥流量并參與過程控制。曝氣池溶解氧信號、氧化還原電位及懸浮物儀表信號可指導污水處理工藝的調整。(2)模擬輸出信號粗、細格柵前后液位差信號輸出用于控制粗、細格柵的自動起停。PLC根據曝氣池溶解氧信號的大小輸出420mA 的電流信

27、號控制鼓風機進、出空氣閥門的大小或起停鼓風機。PLC根據脫水機房泥泵泥量信號的大小輸出4-20mA電流信號控制混合絮凝劑用量的大小，以達到好的污泥脫水效果。(3)數字輸入信號設備自動-y-動狀態輸入信號， 自動狀態可由PLC達到自動控制，手動狀態可由現場人工控制。設備運行狀態輸入信號指示設備的起停或開關位置。過熱、過載、濕保護(電機內有濕保護開關)輸入信號指示設備的故障現象或原因。(4)數字輸出信號開關設備輸出信號在自動控制狀態下起停設備。4 軟件設計4.1軟件控制系統功能的實現 在控制系統的功能設計上，各提升泵、格柵機、污泥泵都具有獨立的控制功能而且互為備用。相互之間即可以在自動控制方式下實

28、現任意組合聯鎖控制，也可以在手動控制方式下獨立控制。 中控室的兩臺操作站具有同等的功能，而且互為熱備用。當一臺出現故障時也不會影響污水處理的操作。各提升泵在遠程控制方式下分手動控制和自動控制。手動控制是操作員根據實際情況對提升泵、格柵機、污泥泵出水堰門、進水堰門、轉刷進行啟動和停止操作。 PLC 根據實際情況對處于自動方式的提升泵、格柵機、污泥泵、出水堰門、進水堰門、轉刷進行啟動和停止操作。 在計算機操作站顯示的畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、設備操作畫面、趨勢圖、報警畫面記錄報警發生時有關信息，如故障標簽名稱，報警信息，故障報警時間，確認報警時間等。報表畫面有主要設備運行報表和生產日報

29、表。操作人員通過調用這些畫面可以全面了解污水處理廠的運行情況，并且很方便地對設備操作。 采用基于客戶服務器HMI組態軟件Intouch。實現了對污水處理廠的遠程監控。操作人員可在中央控制室對生產過程進行監控。管理人員坐在辦公室甚至在家里也可以監控污水處理的運行情況。4.2 PLC控制流程圖根據生產工藝要求，設計以下控制流程圖，如圖4.1所示。輸入輸出分配表如表4.1。圖4.1 程序設計流程圖圖4.2氧化溝#l轉刷程序流程框圖輸入信號轉刷啟動（Od 低，H>3.2）00000轉刷停止(Od高，H<2.8)00001手動按鈕00002自動按鈕00003輸出信號轉刷啟動01000轉刷停止

30、01001高速啟動轉刷01002高速轉刷停止01003表4.1 輸入輸出分配表4.3 PLC控制系統梯形圖程序根據工藝流程的控制要求，設計梯形圖，如圖4.3。SNTXT(09)HR0000SNXT(09)HR0002STEP(08)HR0000STEP(08)HR0001SNXT(09)HR0001010000100100002SNXT(09)HR0004STEP(08)HR000200002T1MHT001#200STEP(09)HR000301002SNXT(09)HR0003T00100003253130000301003STEP(08)SNXT(09)HR0009圖4.3 PLC控制系

31、統梯形圖程序4.4下位機軟件設計下位機采用OMRON公司開發的CXPROGRAMMER軟件對PLC進行編程和對PLC設備配置進行維護。編制的軟件主要包括信號獲取處理、信號控制、故障模塊的設計、與上位機通訊的DB塊的設計。4.5上位機軟件設計為保證工業現場的穩定，上位機采用Windows2000操作系統，編程平臺為INTOUCH。上位機實現的功能如下：數字顯示液位和溶解氧濃度，并用趨勢圖顯示溶解氧的歷史和當前變化趨勢；顯示各設備的啟動、停止、故障等運行狀態；啟動時，指示燈為紅色，正常時為綠色，故障時指示燈閃爍，并用文本方式顯示故障類型，方便故障的排除；能記錄15天的故障情況(故障時刻、故障類型等

32、)，方便地進行事故分析，通過報表編輯器，實現定期或隨機的相關信息打印輸出。其功能可分為監視、控制和參數設置等幾個部分。一監視功能及畫面公用程序：對整個污水處理工藝的過程變量和狀態變量實時顯示。 生產過程：由總流程圖、集水池及水泵、前池及隔柵、沉砂池及砂橋、后池及旋轉隔柵等子畫面組成。機械設備的狀態以動畫形式顯示有關模擬量以數值形式顯示。 電氣：顯示全站的電氣接線圖，以燈光形式表達電氣設備的狀態以數值形式顯示電氣運行參數。電器設備包括主變壓器、MCC1一MCC4、水泵及其它輔機等。成組顯示：以數值形式顯示所有的過程運行參數和電氣運行參數。實時趨勢：所有模擬量以曲線形式顯示，由操作員選擇子畫面。報

33、警：當有模擬量越限或聯鎖保護動作時，發出聲光信號，并記錄起始和恢復時間。登錄：用戶權限及身份的登記。二控制功能及畫面監控系統具有手動控制、順序控制、自動調節等功能通過相應畫面進行操作。 手動控制：在生產過程畫面上可對每臺設備進行啟停操作用于調試和事故工況。 順序控制：在自動工況下，通過一個控鍵即可完成整個工藝過程的啟停操作。 自動調節：通過對進水量、水位、污水濁度等參數連續實時監測，調整水泵臺數及轉速，并對輔機等設備進行控制，使污水處理系統運行在最佳狀態。三參數設置由技術人員對上下限值、PID參數、延時時間、設備解列、設備均時參數等進行設置。四調度站監視功能與操作員站完全相同，無控制功能和參數

34、設置功能，增加了歷史趨勢、性能計算、報表等功能。調度站上的數據可由整個管理網絡共享。 歷史趨勢：在調度站上建有歷史數據庫，可選擇顯示日、旬、月、年的變化趨勢。 性能計算：計算去除率、電耗噸水的累計值，供技術分析使用。 報表：實時報表和歷史報表。項目有累計值：運行時間、電量、流量；實時值：所有的模擬量和狀態量。5. Intouch組態系統上位組態軟件采用woderware公司Intouch7.11,I/O Sever采用Modicon MODBUS Ethernet，監控計算機采用研華工控機。系統上位采用基于客戶端、指向I/O數據源的本地地址的結構。每個視圖節點具有自己的I/O服務器。這種結構能

35、夠提供容錯操作,當網絡中斷時每個視圖節點可以獨立運行。結構如圖4.4所示。過程視圖節點2視圖節點1Intouch應用程序Intouch應用程序I/O服務器I/O服務器圖4.4分布式應用程序網絡結構1動態實時顯示過程控制參數和系統運行狀態城市污水處理生產過程控制系統中所有主要儀表和運行設備以及系統運行狀態等均在人機界面中得到體現本系統中制作了粗格柵及提升泵站、細格柵及沉砂池、泥水分配井及氧化溝及鼓風機房、二沉池配水井及二沉池、排水泵站及污泥回流泵站和污泥濃縮脫水間六幅工藝流程主畫面。在每幅主畫面中動態顯示設備運行狀態、系統運行參數和儀表數值。采用點擊進入的方法對各項參數、狀態進行詳細查看。并對設

36、備控制方式和參數修改。采用點擊進入的好處是可以設定訪問級別，防止不熟練的操作員誤操作，主畫面簡潔，單點畫面清楚。在每幅主畫面中還包括實時趨勢，方便操作員監視系統運行狀況和走勢。另外，還包括趨勢組畫面和數據總攬畫面。配置了氧化溝溶氧值、沉砂池出水流量、污泥回流流量等工廠主要數據的歷史趨勢，由于使用了歷史趨勢向導，很方便地完成了創建和配置，并且可以在運行時動態配置。圖4.5 系統報警組建立了設備管理數據庫，實現對城市污水處理工程較多設備的方便管理。對所有設備采用位號方式進行實時監視系統運行時，只需要鍵入位號就能進入位號所在主畫面并且彈出該設備的單點畫面，系統運行中證明這種方法方便了操作員的操作。此

37、外，在PLC中對設備運行時間進行累計，數據上傳給上位機記錄存儲，通過HistData實用程序對設備運行時間進行查看，將選定的數據移到Microsoft Excel打印輸出增加了一幅調試畫面，方便現場調試和實際運行中的工藝參數調整，將某些變量設置了預置參數輸入功能進行直觀的調整和整定方便PLC軟件內部參數的設置。2報警配置Intouch使用兩種通知方式來通知操作員有關過程活動的情況：報警與事件。報警是過程狀態出現問題時發出的警告，要求操作人員做出響應。事件表示系統正常狀態時的消息，不要求操作人員響應 城市污水處理工程工段較多，根據工段號配置了報警組方便系統開發，便于操作員識別，報警組結構如圖4.

38、6所示。圖4.6報警的產生機制和查詢過程刨建了報警畫面，顯示報警摘要和報警歷史。本系統中報警的產生機制和查詢過程如圖4.6所示。Alarm DB Logger公用程序將報警和事件記入Microsoft SQL Server。Alarm DB PurgeArchive公用程序負責配置報警數據庫的清除，歸檔操作，并顯示任何清除活動的狀態。Alarm Printer打印報警信息。因為Windows網絡打印機和激光打印機的工作原理是將整頁緩存在內存中。再將其實際打印出來，這意味著信息可能會在系統故障或掉電時丟失，因此在配置打印機時，一臺選用針式打印機用于打印報警信息。另外 臺選用噴墨打印機打印報表。圖

39、4.7 小時、班、日、月、年報表實現過程過程變量報警期間在設備所在任一畫面中以符號閃爍和改變符號的填充顏色方式提示，設備所在工段對應主菜單對應項也以這種方式提示；過程變量報警發生后，被確認前，系統調用PlaySound函數以聲音的方式提示報警的過程變量。對于系統診斷報警，顯示在系統診斷畫面上，如診斷出故障則也以聲光報警的形式提示。3報表設計使有HistData實用程序可以對由InTouch創建的歷史數據文件進行DDE動態數據交換訪問，將選定的歷史數據移動到請求程序，例如Microsoft Excel。圖4.8 Excel可訪問報表實現過程本系統中報表分為兩種：實時報表和Excel可訪問歷史報表

40、。實時報表分為小時、班、日、月、年報表，并由窗口可以訪問，可在自動和手動打印之間轉換輸出，主要統計產量。統計數據由Intouch QuickScript編程產生。產生和訪問過程如圖4.7所示。Excel可訪問歷史報表的形成是把歷史記錄文件轉換成EXCEL(CSV格式)文件，此報表的訪問需打開轉換的EXCEL文件，主要實現歷史數據的查看。HistData程序包含自己的內部數據庫，實現文件轉換的關鍵是內部數據庫中的項目的正確設置。如用于指定要訪問的歷史數據的起始周期、持續時間和采樣間隔等。系統運行時對Excel文件的訪問通過系統函數FileReadFeilds實現。產生和訪問過程如圖4.8所示。4.通訊的實現lnTouch使用由三部分組成的命名慣例來識別I/O服務器程序中的數據元素，這三個部分是應用程序名、主題名和項目名。要從另一應用程序取得數據，客戶端程序InTouch需要通過指定上述三項來打開通往服務器程序的通道。本系統中工控機網卡通過