淺析WinCC污水監控系統在污水處理中的應用

王彪 姜大洋

摘 要：文章主要對現代污水處理技術中有關WinCC污水監控系統進行了介紹，通過結合實際中所應用的Profibus-DP技術同WinCC組態軟件相互配合，現代的污水處理監控系統變得更加完善。文章分別從系統構成、軟件的設計以及開發等方面對該監控系統進行了分析論述。

關鍵詞：WinCC；污水處理；監控系統

1 引言

隨著城市的發展，污水處理已經成為了當代城市建設必備的技術，而污水處理廠的基礎建設也是城市發展的基礎保障，由于污水處理廠的結構具有一定的特殊性，并且，其設備的分布以及技術的應用需要自動化程度更高且更加人性化的控制系統，文章便著重對該系統進行了介紹。

某污水處理廠引進了生物反應一體化污水處理設備用作污水處理，該污水廠規劃污水處理規模為5萬噸/日，從自動化以及優化運行的角度出發，該污水處理廠為了提升工藝水平，并減少相關工作人員的勞動強度，減少維護工作量，發揮出處理廠環保效益以及社會效益。該廠采用了西門子S7-300控制器以及WinCC作為監控軟件共同開發了污水監控的新型系統。

2 污水處理監控系統的主要構成

污水處理廠大多需要加大的空間，因此占地面積較大，并且設備所處位置較為分散，由于水處理環境導致空氣中水分含量較大，因此廠中控制系統在設計上多采用分散控制集中監測的自控系統。其系統控制形式主要采用了PLC+PC分級分布式，采用該形式的系統能夠對所有環節的工況進行實時監控，而工藝控制的自動化則是通過就地單控原則予以實現。

在污水處理廠的監控系統中設立四個控制站，設置位置分別在消毒池、生物反應池以及提升泵房和鼓風機房旁。

1號PLC控制站對中水間以及消毒池進行控制；2號控制站則是對排水泵以及細格柵以及提升泵房、粗格柵和沉砂池予以控制；3號PLC控制站則對鼓風機房進行控制；4號控制站則主要控制脫水機房以及生物反應池。而不同的控制站之間則是由Profibus-DP 總線連接，同中控室計算機連接，控制站的系統使用的設備為西門子公司的S7-300系列的產品。而控制系統對現場所有電器設備的監控以及現場設備儀表的控制全部通過本站的儀表箱以及電氣柜進行，而中心計算機則是對所有PLC站進行監控，針對其儀表狀態以及設備運行情況予以監控，另外需要為上位網絡的信息交換預留接口。

3 設計開發系統軟件

該系統所采用的系統軟件為組態WinCC軟件，軟件開發主體為專業軟件公司，并且經過穩定性測試，具有較高的可靠性以及實時性，能夠適用于廣泛的范圍中，且人機交互界面便捷，應用該種組態軟件構成監控系統，只需要對驅動程序予以變更，便可以適應廠家不同的硬件設備；并且該種組態軟件無論在圖形功能、組態功能還是數據點管理上都較為強大，并且其通訊功能也十分方便；此外其下位機CPU和變成工具均與WinCC產自統一公司，并且其組態軟件的驅動軟件同樣由S7-300提供，因此使得PLC同監控計算機之間較容易連接。

WinCC作為工控組態軟件，其人機界面具有高集成性，且監控管理系統具有綜合性。在工業生產中，其能夠對信息進行及時的歸檔，且提供的圖形顯示更加適用于生產，另外系統提供的報表更為實用。WinCC的實用性還體現在過程耦合的高性能、畫面更新以及數據的可靠性上。此外WinCC為方便用戶還提供較為實用的開放界面，用于集成歸檔數據的訪問。WinCC能夠提供各種驅動軟件用于PLC的驅動，因此WinCC在連接時能夠直接應用STEP7的變量表，這使得上位計算機同PLC之間的連接更為容易。 WinCC主要由通訊、控制、變量以及報表和圖形五個組態共同組成。系統通過將和同業現場相關的描述從計算機中讀取出來，并根據用戶的實際要求，同組態系統中具有監控功能的模塊進行鏈接，并生成最終針對特定現場以及用戶需求的監控系統，從而控制管理現場的實際運行狀況。根據以上要求，結合實際的應用，以下便對污水處理廠所應用的監控系統中所遇到的一些典型畫面做出簡要的論述。

3.1 設備控制窗口顯示畫面介紹。以保證能夠設備操作的安全性為目標，由于設備的運行狀態為自動運行，因此對設備的遠程控制需要進行加密。若是需要操作設備，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設備的操作，若是沒有密碼或者密碼輸入錯誤，那么僅能對設備的運行狀態進行查看，而不能予以操作。

3.2 主畫面介紹。啟動中控室的設備監控軟件后，會首先進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 系統流程圖畫面介紹。 污水控制系統的整體流程， 形象的顯示設備的運行狀態、儀表讀數， 單擊流程圖中各個PLC 站的按鈕即可進入對應PLC 站的顯示畫面。PLC 分站畫面： 顯示分站各設備的運行狀態， 儀表讀數、雙擊畫面中的設備圖標就會彈出對應設備的控制窗口畫面。

3.4 報警畫面介紹。 可以同時顯示所有PLC 站的故障報警信息， 顯示的故障報警信息可選擇， 單擊不同的PLC站按鈕， 就顯示對應PLC 站的報警信息。

3.5 參數管理畫面介紹。顯示控制系統運行的工藝參數和儀表讀數。

3.6 工藝參數設定畫面介紹。 設定反應池的工藝參數， 當然只有一定操作權限的工藝人員才能進行工藝參數設定并發送工藝參數到相應的PLC 站， 此功能使更改工藝參數更加靈活方便， 工藝人員可以根據運行的實際效果輸入最佳的工藝參數。

3.7 趨勢圖畫面介紹。該畫面主要用于顯示一段時間內，現場儀表示數產生的變化趨勢，而該變化趨勢所表現出的設備運行狀態是進行監控管理的重要依據，因此需要對現場儀表所顯示的相關度數予以歸檔，并且歸檔位置為變量記錄。

3.8 運行時間畫面介紹。該畫面的作用是用于顯示設備運行的總時間，并對設備的累計時間進行監控，保證其不會超過系統設定時間，主要對設備的已運行時間進行顯示，且能夠對最長設備運行時間進行設定，并在超時時發出及時的警報信號。

3.9 報表管理畫面介紹。該報表畫面則是用來對不同時間系統的報表，包括日報表和月報表以及年報表進行查詢，且除了查詢功能，通過報表管理畫面還能夠對所查詢瀏覽的報表進行打印和操作處理。

4 結束語

通用性是WinCC所具備的優勢，其能夠對所有安裝了Windows系統的專用計算機以及通用計算機進行組態并運行，并且在進行組態的過程中能夠所有對被組態對象的組態操作予以靈活展現。由于該監控系統基于WinCC運行，因此能夠在污水處理的過程中實現重要數據的記錄存檔以及顯示和打印功能，此類功能的實現為設備的故障實時診斷提供了可靠依據，并且能夠更加靈活便捷的修改運行工藝。該監控系統一年的試運行中，狀態良好，且運行效果能夠符合設計的標準要求。

參考文獻

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