本站原创【摘 要】本文通过对污水处理厂控制方案的研究,设计出一套污水处理厂监控系统.希望控制系统既可以实现对污水厂水处理中各种设备的控制,还能完成对重要的工艺参数的监视,从而使整个水处理工艺流程工作在最佳状态.
【关 键 词 】污水 监控系统 人机界面
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―375―01
1前言
污水处理就是采用各技种术与手段,将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用,或将其转化为无害物质,使水得到净化.当前污水处理工艺主要有：普通活性污泥法、SBR法、厌氧——好氧法等.
2平顶山市污水处理厂处理工艺
污水处理按照处理程度分为一级处理、一级半处理（一级强化处理）、二级处理、二级半处理（二级强化处理）或者处理.平顶山市污水处理厂工艺流程图如下图1所示,污水水经过处理,最后符合净化要求的水则可直接排放.
图1 平顶山市污水处理厂工艺流程图
3监控系统总体规划
随着科技的进步,工业现场自动化程度越来越高,控制和操作的规范化和最优化是污水处理系统的基本要求.因此,在控制系统的设计时,必须针对其控制特点和要求来进行设计.
平顶山市污水处理监控系统主要由测量系统、PLC控制器、通信网络和各现场控制站组成.监控系统主要包括检测和控制两部分组成,由自动化仪表、PL控制器、工控机和组态软件组成,PLC控制器是整个系统的控制核心,现场控制站主要由电气控制系统、通信接口和数据采集系统组成,通信网络采用总线连接,负责PLC控制器与各现场控制设备之间地通信.
4.控制系统硬件设计
PLC是专门为复杂工业环境设计的控制装置,其本身的安全性、可靠性已经得到了良好保证,但如果外部环境条件不能满足PLC的基本要求,同样可能影响整个控制系统的正常运行,造成设备运行的不稳定,甚至危及设备及人身安全.
因此,我们在系统的硬件设计阶段,就必须考虑到系统的安全性与可靠性,并始终将其放在最为重要的位置.一般来说,PLC系统硬件设计应包括如下内容：
①控制系统主回路设计、控制回路设计、安全电路、PLC输入/输出回路等方面的设计；②控制柜、操纵台的机械结构设计；③电气连接设计等.
总之,主回路、控制回路、PLC输入/输出回路设计是硬件设计的主要内容.
5.软件设计
STEP7是一种用于对SIMATIC可编程逻辑控制器进行组态和编程的标准软件包.它用于西门子系列工控产品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinCC,是供它们编程、监控和参数设置的标准工具,是SIMATIC工业软件的重要组成部分.STEP7具有以下功能：硬件配簧和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等.
在STEP7中,用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件.STEP7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理,它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinCC的数据.实现STEP7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP7中.
6.人机界面设计
水处理控制系统采用“远程/就地”的控制方式.“远程控制”是指操作员在控制室通过上位机人机界面完成对整个控制系统的监视和控制.因此,设计一个界面友好,操作方便的人机界面也是该自动控制系统一个重要环节.
WinCC是西门子公司提供的基于Windows操作系统的强大的HMI（Human Machine Interface,人机接口）系统,即人（操作员）和机器（过程）之间互动的界面系统,广泛应用于过程通信和过程可视化.本控制系统采用6.2版本的WinCC软件设计上位机人机界面.
人机界面除了控制现场工艺流程外,还要完成对重要参数或数据的监视.因此,人机界面可以分为工艺流程和其他功能画面两大部分,工艺流程画面主要实现控制功能,其它功能画面则实现监视功能.人机界面规划图如下图2所示.
图2 人机界面规划图
报警画面是实现对关键的工艺参数的监视,同时完成报警.如水箱的液位,当液位低于最低值或超过最高值时,报警画面上就会出现对应过程变量的报警,操作员就可以在第一时间发现问题,从而快速解除故障.
报表画面用于查询水处理过程的重要数据的历史记录.
趋势画面由趋势曲线组成.趋势曲线是用于反映对应变量的实际变化情况,通过趋势曲线可以清楚地看出变量在某段时间或当前的变化趋势.