畢業(yè)設(shè)計----聯(lián)合站污水處理自動化控制

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　為了滿足聯(lián)合站污水處理自動化控制的需要，在深入研究了聯(lián)合站污水處理自動化控制特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)的工藝特點，介紹了聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)的工藝流程，闡述由PLC和上位機(jī)組成的自動控制系統(tǒng)的主要功能，設(shè)計了基于西門子S7-300PLC的自動反沖洗程序，PLC的程序采用西門子公司的STEP7軟件編寫。為支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)

2、計，STEP7將用戶程序分類歸并為不同的塊，根據(jù)程序要求可選用組織塊 (OB)、功能塊(FB)或功能(FC)等三種類型的邏輯塊而數(shù)據(jù)塊DB則用來存儲執(zhí)行用戶程序時所需的數(shù)據(jù)。應(yīng)用工業(yè)組態(tài)軟件Wincc開發(fā)了相應(yīng)的生產(chǎn)管理軟件，Wincc作為一種標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)界面(HMI)被用于監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)的動態(tài)過程。具有生產(chǎn)參數(shù)顯示、流程顯示、上下限報警及設(shè)置、控制參數(shù)設(shè)置、歷史曲線顯示、實時曲線顯示、報表生成及打印等功能。</p><

3、p>　　關(guān)鍵詞：污水處理；PLC；STEP7；Wincc</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In order to meet the requisitions that controls the dealing with sewage automatically. Study hard with the character

4、istic and the specialties of the process. Combined with the features of sewage treatment technology in the Union Station the technical process of sewage treatment in the Union Station is introduced. The main function of

5、the sewage treatment automatic control system which is consisted of PLC and an upper computer is elaborated. The automatic backwashing program which is based on S7-</p><p>　　Key words: sewage treatment; PLC;

6、 STEP7; Wincc</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 前 沿1</b></p><p>　　第2章 工藝流程2</p><p>　　2.1油田聯(lián)合站污水的來源和處理要求2</p><p><b>　　2.1

7、本章小節(jié)6</b></p><p>　　第3章 工藝流程的自動控制7</p><p>　　3.1含油污水自動加藥控制原理7</p><p>　　3.2反沖洗自動控制8</p><p>　　3.3污泥處理系統(tǒng)控制10</p><p>　　3.4壓力濾罐液位控制11</p><p

8、>　　3.5本章小節(jié)13</p><p>　　第4章 下位機(jī)控制程序設(shè)計14</p><p>　　4.1 PLC和程序設(shè)計軟件14</p><p>　　4.2下位機(jī)程序功能15</p><p>　　4.3反沖洗程序創(chuàng)建與設(shè)置15</p><p>　　4.4反沖洗程序設(shè)計18</p>&l

9、t;p>　　4.5創(chuàng)建與編輯背景DB21</p><p>　　4.6本章小節(jié)23</p><p>　　第5章 上位機(jī)監(jiān)控界面組態(tài)24</p><p>　　5.1監(jiān)控系統(tǒng)24</p><p>　　5.2監(jiān)控界面的功能24</p><p>　　5.3組態(tài)步驟25</p><p>　

10、　5.4本章小節(jié)32</p><p><b>　　結(jié) 論33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　致 謝36</b></p><p><b>　　附 錄37</b></p><

11、p><b>　　第1章 前 沿</b></p><p>　　多年來,人們采用繼電器、電子定時器、計數(shù)器、及機(jī)械鼓形控制器等控制裝置控制順序型的設(shè)備和生產(chǎn)過程。復(fù)雜系統(tǒng)使用了成百上千個各式各樣的繼電器,查找和排除故障非常困難。繼電器本身并不昂貴,但是控制柜內(nèi)部的安裝、接線工作量極大，因此整個控制柜的價格相當(dāng)高。如果工藝要求發(fā)生變化,控制柜內(nèi)的元件和接線也需作相應(yīng)變動,但是改造工期長、費用

12、高,以至于有的用戶寧愿扔掉舊控制柜,制作另外一臺控制柜。</p><p>　　可編程序控制器(PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。它采用可編程序的存貯器,在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令,并通過數(shù)字式、模擬式輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC功能強(qiáng),應(yīng)用廣,使用靈活,穩(wěn)定可靠,只要編制出不同程序,就可滿足各種控制要求。其需要空間小,可重復(fù)使用,修改程序,而

13、不需要變動它的組成元件和修改內(nèi)部接線,出現(xiàn)故障時易于診斷和維修。另外,PLC編程采用梯形圖語言,簡單易學(xué)?，F(xiàn)代PLC不僅能實現(xiàn)對開關(guān)量的邏輯控制,還具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理、運動控制、模擬量PID控制、聯(lián)網(wǎng)通訊等功能。</p><p>　　目前我國陸上油田各聯(lián)合站目前采用的污水處理系統(tǒng)大都設(shè)計的比較早，整套流程大部分依靠手工操作，勞動強(qiáng)度高。大罐液位還需定時上罐人工檢尺，效率低、危險性大。而含油污水處理是關(guān)系到水質(zhì)

14、是否合格的關(guān)鍵步驟，而濾罐的反沖洗時間和效果則直接影響污水的過濾質(zhì)量，所以定時反沖洗，按要求控制反沖洗的流量曲線是控制水質(zhì)質(zhì)量的核心。油田部分污水站反沖洗裝置處于手動狀態(tài)，變頻器與電動閥不能精確配合，變頻器無法投用，反沖洗流量無法控制，出現(xiàn)沖走濾料等問題，影響反沖洗效果。整個反沖洗過程水泵始終處于滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，造成大量電能損失，而且每個罐都需單獨操作，操作工人勞動強(qiáng)度很大。這些都對生產(chǎn)造成不利的影響。因此對現(xiàn)有手動反沖洗裝置的自動化改造，

15、不僅可減輕操作工人的勞動強(qiáng)度，更重要的是能提高系統(tǒng)反沖洗的質(zhì)量，使設(shè)備達(dá)到最佳的運行效果。采用PLC控制的聯(lián)合站污水處理自控系統(tǒng)，可以較好地解決上述問題。</p><p><b>　　第2章 工藝流程</b></p><p>　　2.1油田聯(lián)合站污水的來源和處理要求</p><p>　　隨著油田開采年代的增長，采水液的含水率不斷上升，有的區(qū)塊已

16、達(dá)到90％以上，這些含油污水已成為油田的主要注水水源。隨著油田外圍低滲透油田和表外儲層的連續(xù)開發(fā)，對油田注水水質(zhì)的要求更加嚴(yán)格。</p><p>　　2.1.1油田聯(lián)合站污水來源</p><p>　　油田聯(lián)合站污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田常采用注水方式保持油層壓力來提高采收率。采用注水開采的油田，從注水井注人油層的水，其中大部分通過采油井

17、隨原油一起回到地面，這部分水在原油外運和外輸前必須加以脫除，脫出的污水中含有原油，因此被稱為油田采出水。</p><p>　　由此可見，污水主要來自原油脫水站，及聯(lián)合站內(nèi)各種原油儲罐的罐底水將含鹽量較高的原油用其它清水細(xì)鹽后的污水以及定期對注水井進(jìn)行洗井作業(yè)產(chǎn)生的污水等等。鉆井污水成分十分復(fù)雜，主要包括鉆井液、洗井液等。鉆井污水的污染物主要包括鉆屑、石油、粘度控制劑(如粘土)、加重劑、粘土穩(wěn)定劑、腐蝕劑、防腐劑、

18、殺菌劑、潤滑劑、地層親和劑、消泡劑等，鉆井污水中還含有重金屬。其它類型污水主要包括油污泥堆放場所的滲濾水、洗滌設(shè)備的污水、油田地表徑流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水體等。由于油田污水種類多，地層差異及鉆井工藝不同等原因，各油田污水處理站不僅水質(zhì)差異大，而且油田污水的水質(zhì)變化大，這為油田污水的處理帶來困難。</p><p>　　2.1.2污水處理利用的重要性</p><p>

19、　　隨著油田注水開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行帶來了兩大問題。一是注入水的水源問題，油田注水開發(fā)初期注水水源是通過開采淺層地下水或地表水來解決，過量開采清水會引起局部地層水位下降，影響生態(tài)環(huán)境；二是原油含水量不斷上升。含油污水量越來越大。污水的排放和處理是個大問題。在生產(chǎn)時間中，人們認(rèn)識到油田污水回注是合理開發(fā)和利用水資源的正確途徑。</p><p>　　油田污水回注可以補(bǔ)充由于采油造成地層虧空的水量，使油田污水資源變廢為寶。首

20、先可持續(xù)發(fā)展，提高油田注水開發(fā)的總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2.1.3采油污水的水質(zhì)特點</p><p>　　油田外排的采油污水,主要來源于油田生產(chǎn)過程中注采不平衡時產(chǎn)生的污水,以及油氣集輸裝置大修和沖洗地面管線時排放的污水。該污水水質(zhì)成分較為復(fù)雜,污水中的污染成分來源于采油生產(chǎn)的各個生產(chǎn)工序。其中既有原油,又有從地層中攜帶出來的各種鹽類、氣體和懸浮固體。在油氣集中輸送過程中,

21、又摻進(jìn)了一些化學(xué)藥劑,同時污水中還含有一些微生物。總體而言,采油污水水質(zhì)具有以下幾方面特點:含油量遠(yuǎn)高大于各種回用去向所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);懸浮物含量高,顆粒細(xì)小;富含有機(jī)物含有大量離子,其中既有成垢離子,又有腐蝕性的離子;色度高;含有微生物。</p><p>　　2.1.4油田開發(fā)對注水水質(zhì)的要求</p><p>　　油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。當(dāng)油田需要注水時，油

22、田污水經(jīng)處理后回注地層，此時要對水中的懸浮物、油等多項指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止其對地層產(chǎn)生傷害。如果是作為蒸汽發(fā)生器或鍋爐的給水，則要嚴(yán)格控制水中的鈣、鎂等易結(jié)垢的離子含量、總礦化度以及水中的油含量等。如果處理后排放，則根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境要求，將污水處理到排放標(biāo)準(zhǔn)。油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)油層性質(zhì)不同,應(yīng)有不同的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),但概括起來注水水質(zhì)應(yīng)滿足以下幾點：</p><p>　　①注入水中應(yīng)盡量少含懸浮雜質(zhì),其含量和顆粒粒

23、徑應(yīng)不對注水井滲透端面和油層引起堵塞。</p><p>　?、谧⑷胨|(zhì)不因溫度、壓力等的改變而產(chǎn)生結(jié)垢、沉淀現(xiàn)象,也不能因地層水或地表水相混合時產(chǎn)生結(jié)垢或沉淀。</p><p>　?、圩⑷胨|(zhì)對注水工程不產(chǎn)生腐蝕。</p><p>　?、茏⑷胨械募?xì)菌繁殖不能產(chǎn)生新的懸浮雜質(zhì),更不能影響注水系統(tǒng)正常生產(chǎn)。</p><p>　?、葑⑷胨|(zhì)還應(yīng)防

24、止油層粘土膨脹。</p><p>　　2.1.5聯(lián)合站污水處理工藝</p><p>　　國內(nèi)各油田常用的油水分離技術(shù)包括立式除油沉降罐、粗?；?聚結(jié)技術(shù)、氣浮技術(shù)等。立式除油沉降罐除油完全依賴于重力分離和化學(xué)處理,是油田污水處理中應(yīng)用最廣泛的處理設(shè)備;粗?；?聚結(jié)技術(shù)利用粗粒化材料的聚結(jié)性能使細(xì)小油珠變?yōu)榇笥椭?更加有利于重力分離除油;氣浮技術(shù)在油田含油污水處理中的應(yīng)用主要是密閉加壓溶氣氣

25、浮技術(shù),氣源采用天然氣。過濾技術(shù)是油田含油污水處理的重要工藝。我國各油田早期多用重力式下向流石英砂過濾器,現(xiàn)已基本不使用。目前在各油田應(yīng)用較廣泛的過濾器有核桃殼過濾器、雙層濾料過濾器、多層濾料過濾器和雙向過濾器大多為壓力式。</p><p>　　目前油田很多含油污水處理站。這些污水處理站的處理工藝主要是將污水經(jīng)處理后回注地下而設(shè)計的,污水處理的主要目的是用于回注地下進(jìn)行驅(qū)油,所要去除的主要污染物是油、懸浮物以及對

26、管線、設(shè)備有腐蝕作用和結(jié)垢傾向的微生物和金屬離子等。所采用的處理方法以物理法和物化法為主,主要有自然除油、聚結(jié)除油、混凝沉降、過濾。近年來,為提高油田污水的處理深度及效率,開始嘗試</p><p>　　水力旋流、浮選等方法,也對單元設(shè)備的改進(jìn)和研究做了大量的工作,以提高其處理效率和適應(yīng)聚驅(qū)采出水的處理。出現(xiàn)了橫向流除油器、雙層濾料過濾罐、核桃殼過濾罐、精細(xì)過濾器等多種新型處理設(shè)備。在處理工藝流程上,逐步將重力過濾

27、的處理流程改為壓力過濾的處理流程,有時為了提高污水的處理深度,采用兩級過濾、甚至三級過濾。油田污水處理常見的處理工藝流程有：</p><p>　?、傥鬯劢Y(jié)除油→重力沉降→過濾→出水；</p><p>　?、谖鬯亓Τ两怠炷两怠^濾→出水；</p><p>　　③污水→重力沉降→浮選→過濾→出水；</p><p>　?、芪鬯π?/p>

28、→混凝沉降→過濾→出水。</p><p>　　上述處理工藝流程對控制出水中的油含量和懸浮物很有效,污水經(jīng)不同的處理方法所組合成的不同處理工藝流程處理后,能夠滿足不同區(qū)塊及不同滲透層的注水水質(zhì)要求。由于外排水中除了可浮油、乳化油以及膠體和懸浮物外,還有大量溶解態(tài)的有機(jī)污染物。以處理水回注為目的的處理工藝,對溶解態(tài)有機(jī)物的去除率達(dá)不到外排的要求,因此,采用上述處理工藝流程不能滿足采油污水達(dá)標(biāo)排放的處理要求。鑒于目前外

29、排的采油污水主要為有機(jī)污染物,即COD值達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的狀況,選用成熟可靠的工藝方法和處理設(shè)備降低外排水中COD的含量是解決問題的關(guān)鍵。處理COD類物質(zhì)的方法有很多,工業(yè)上較常應(yīng)用且技術(shù)上成熟可靠的主要有混凝、化學(xué)氧化、吸附、膜分離、相分離及生化等方法。在這些處理方法中,生化法以其工藝成熟、處理效果明顯、適用范圍廣并且經(jīng)濟(jì)可行而得到廣泛應(yīng)用。油田污水中的有機(jī)污染物大體上由烷烴、芳烴、醇、醛、酮、酸、含氮化合物等組成。不同區(qū)塊的油田污水,

30、各污染物所占的比例有所不同。根據(jù)外排污水中有機(jī)污染物的種類,可以確定油田外排污水屬于可生化降解污水,其降解難易程度為中等,其中最不易生物降解的為聚合物。通過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理措施,使其可生化性提高</p><p>　　①對于外排水中的不同污染物,采取不同的處理方法；</p><p>　?、谕馀潘锌筛∮秃腿榛偷娜コ捎糜吞锍Ｓ锰幚砉に?；</p><p>　　③采取水解酸

31、化工藝提高污水的可生化性；</p><p>　?、苡袡C(jī)污染物的核心處理工藝選用好氧生化處理工藝；</p><p>　　⑤由水解酸化單元解決剩余污泥的消化處理,不設(shè)污泥消化池。</p><p>　　2.1.6污水處理工藝流程</p><p>　　聯(lián)合站是油田生產(chǎn)的一個重要部門，其主要作用是將開采的原油集中進(jìn)行運輸、存儲。在此過程中，要對含水原油

32、進(jìn)行脫水處理。</p><p>　　如圖2.1 所示為典型的三段污水處理工藝即：自然除油——混凝沉降——壓力過濾流程也稱“重力式流程”?；镜奶幚砹鞒虨椋簛碜月?lián)合站的含油污水首先進(jìn)入自然除油罐，在重力的作用下，利用油、水和淤泥的密度差使油上浮到罐上部，淤泥下沉到罐底部，經(jīng)過一段時間，污油、污水和油水混合液中的污泥自然分離。污油從大罐中上部的溢流口排入到污油罐；污泥由罐底的定時開關(guān)的排泥閥排入回收水罐。經(jīng)過初次處理

33、的污水進(jìn)入混凝沉降罐后由加藥控制系統(tǒng)向沉降罐中添加化學(xué)藥劑通過電中和、吸附橋架、網(wǎng)掃所用使其中的膠體失去穩(wěn)定性并使微小懸浮物聚集沉降到罐底部。在這里油、水、淤泥和沉降物進(jìn)一步分離，污油從大罐中上部的溢流口排入到污油罐，淤泥和沉降物由罐底的定時開關(guān)的排泥閥排入回收水罐。污水進(jìn)過緩沖罐緩沖作用后穩(wěn)定下來，接下來由污水提升泵將污水輸送到壓力濾罐頂部，污水經(jīng)過過濾器時由具有一定厚度且多孔的顆粒狀物質(zhì)的過濾床通過物理和化學(xué)作用（吸附、絮凝、沉淀和

34、截留）去除部分污油。金屬元素的化合物。經(jīng)過這幾步后就已經(jīng)凈化了再通過向處理后的水中添加殺菌劑就可以得到用于回注的凈化水。系統(tǒng)運行一段時間后壓力濾罐就要進(jìn)行反沖洗作業(yè)以便清除污物，反</p><p>　　圖2-1油田聯(lián)合站污水處理工藝流程</p><p><b>　　2.1本章小節(jié)</b></p><p>　　本章結(jié)合油田聯(lián)合站污水處理實際情況，

35、詳細(xì)分析了油田聯(lián)合站污水的來源、聯(lián)合站污水處理的重要意義、并由油田注水開發(fā)對污水處理的水質(zhì)要求對傳統(tǒng)的三段式污水處理工藝流程的各個環(huán)節(jié)做了比較詳細(xì)的分析。</p><p>　　第3章 工藝流程的自動控制</p><p>　　3.1含油污水自動加藥控制原理</p><p>　　在來水管路安裝流量計量儀表，將來水信息傳遞給計算機(jī)控制系統(tǒng)，由計算機(jī)將處理后信息反饋給變頻調(diào)

36、速器，由變頻調(diào)速器控制加藥泵流量，從而實現(xiàn)對PH的控制。這套自控系統(tǒng)現(xiàn)場使用方便，質(zhì)量可靠，操作簡便，能夠準(zhǔn)確控制PH，合理加藥。注水開發(fā)是中原油田穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ),而注入水水質(zhì)直接影響著注水效果。油田產(chǎn)出水礦化度高、腐蝕性強(qiáng)、注入性能差,必須經(jīng)過處理才能回注。在污水處理過程中,污水處理工藝與加藥方式起到?jīng)Q定性作用,尤其是加藥的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性至關(guān)重要。自動加藥工作原理是:根據(jù)來水量通過PLC來控制A,B的加入。其中A劑的投加還與pH值有關(guān)

37、PLC根據(jù)所設(shè)定pH值來調(diào)整A劑加入量,直至pH值達(dá)到達(dá)標(biāo)范圍。圖1為改進(jìn)的加藥系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場布置框圖。</p><p>　　圖3-1自動加藥系統(tǒng)</p><p>　　圖中FLR為來水流量計(電磁流量計);pH1表示加藥混合后水的pH值;變頻器1,2是加藥泵的變頻器。A劑通過來水流量和加藥混合后的pH值雙參數(shù)控制加藥量,使混合后的pH值在所設(shè)定范圍內(nèi)小幅度波動,達(dá)到自動加藥的目的;B劑

38、通過來水流量參數(shù),經(jīng)過PLC處理控制變頻器達(dá)到自動加藥的目的。</p><p>　　3.2反沖洗自動控制</p><p>　　3.2.1反沖洗意義</p><p>　　油田聯(lián)合站反沖洗過程是采油生產(chǎn)中的一項基礎(chǔ)工作，它對油田污水過濾罐的過濾系統(tǒng)進(jìn)行清洗操作，是提高油田污水過濾效果的一個重要措施，同時延長了過濾罐的使用壽命，提高了石油生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。目前的一些聯(lián)合站反

39、沖洗系統(tǒng)沒有監(jiān)控報警和自動控制系統(tǒng)，使崗位工人的工作量很大，同時由于人為疏忽導(dǎo)致生產(chǎn)事故，影響了正常工作生產(chǎn)。因此，反沖洗過程自動控制系統(tǒng)，反沖洗系統(tǒng)的自動監(jiān)控報警技術(shù)對于提高反沖洗效率和聯(lián)合站自動化水平具有十分重要的意義。含油污水處理是關(guān)系到水質(zhì)是否合格的關(guān)鍵步驟，而濾罐的反沖洗時間和效果則直接影響污水的過濾質(zhì)量，所以定時反沖洗，按要求控制反沖洗的流量曲線是控制水質(zhì)質(zhì)量的核心。油田部分污水站反沖洗裝置處于手動狀態(tài)，變頻器與電動閥不能精

40、確配合，變頻器無法投用，反沖洗流量無法控制，出現(xiàn)沖走濾料等問題，影響反沖洗效果。整個反沖洗過程水泵始終處于滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，造成大量電能損失，而且每個罐都需單獨操作，操作工人勞動強(qiáng)度很大。這些都對生產(chǎn)造成不利的影響。因此對現(xiàn)有手動反沖洗裝置的自動化改造，不僅可減輕操作工人的勞動強(qiáng)度，更重要的是能提高系統(tǒng)反沖洗的質(zhì)量，使設(shè)備達(dá)到最佳的運行效果。</p><p>　　3.2.2反沖洗流程</p><p&

41、gt;　　聯(lián)合站反沖洗系統(tǒng)可以在污水處理工藝流程圖上看到，其工藝流程為：來自聯(lián)合站的污水，進(jìn)入自然除油罐，一段時間后再進(jìn)入緩沖罐，通過緩沖罐的升壓泵將污水打入過濾罐進(jìn)行過濾，經(jīng)過濾后的污水最后輸出到站外，供聯(lián)合站其它系統(tǒng)使用，需要對過濾罐進(jìn)行反沖洗時，用反沖洗泵將反沖洗罐液體打入過濾罐進(jìn)行反沖洗操作，最后把反沖洗產(chǎn)生的深度污水回收到回收水罐。</p><p>　　3.2.3反沖洗控制系統(tǒng)原理</p>

42、<p>　　采用可編程序控制器,按編好的程序和時間順序和組合方式,通過電磁閥自動控制蝶閥開關(guān),達(dá)到反沖洗濾罐的目的。</p><p>　　濾罐的反沖洗控制可分為兩部分：反沖洗啟動和反沖洗過程的控制。反沖洗啟動有兩種途徑，一是由上位機(jī)下達(dá)反沖洗命令；二是當(dāng)反沖洗條件滿足時自動開始反沖洗。反沖洗條件有二：定時沖洗和根據(jù)水頭損失情況沖洗。這兩個條件是并列的，只要滿足一個，就必須進(jìn)行反沖洗。定時沖洗可以設(shè)置為

43、具體時間，也可以按照過濾的運行時間來安排，即當(dāng)濾池連續(xù)過濾一定時間后自動啟動反沖洗。本工程選用后者，在反沖洗結(jié)束、過濾開始的時候，啟動一計時器，定時2小時30分鐘，時間到便開始反沖洗程序。水頭損失反沖洗可以這樣設(shè)計：在液位控制中，如果清水閥已開到最大，就把采樣液位與預(yù)先設(shè)置的水頭損失液位比較，如果超出，再看液位是否上升，如果是，則條件滿足，啟動反沖</p><p>　　3.2.4反沖洗步驟</p>

44、<p>　?、訇P(guān)閉待反沖洗罐過濾進(jìn)、出口閥門，開啟反沖洗進(jìn)、出口閥門；</p><p>　　②開啟反沖洗水泵，按階梯形提高水泵電機(jī)頻率直到達(dá)到50Hz；</p><p>　?、鄯礇_洗15分鐘后，開啟反沖洗濾罐攪拌器，攪拌15分鐘后關(guān)閉攪拌器；</p><p>　?、荜P(guān)閉下一臺待反沖洗罐過濾進(jìn)、出口閥門，開啟反沖洗進(jìn)、出口閥門；</p><

45、;p>　?、葜貜?fù)以上步驟，直至全部過濾罐反沖洗完畢；</p><p>　?、揸P(guān)閉水泵，打開濾罐進(jìn)出口閥門，關(guān)閉水罐進(jìn)出口閥門開始過濾。</p><p>　　圖3-2 反沖洗過程</p><p>　　反沖洗過程比較繁瑣，有一系列開、關(guān)閥門，開、關(guān)風(fēng)機(jī)，開、關(guān)水泵的命令，大致過程如下：關(guān)過濾罐污水進(jìn)水閥，液位降低到一定程度后關(guān)出口水閥，再打開反沖洗罐進(jìn)水閥及出口閥

46、，之后再啟動一臺反沖洗泵運行30分鐘，15分鐘后開啟過濾罐上的攪拌器攪拌15分鐘。結(jié)束時，先關(guān)反沖洗泵，再關(guān)反沖洗進(jìn)出口水閥，反沖洗完畢，最后打開過濾罐進(jìn)出口閥門開始過濾污水。在編制梯形圖時，對開、關(guān)閥門的條件必須嚴(yán)格限制，避免錯誤的、不適時機(jī)的開、關(guān)閥門命令。大量的閥門故障，計時校驗等報警也必不可缺。其中兩個報警更需要特別處理。其一是反沖洗中的關(guān)閥故障，除報警外，如果短時間內(nèi)無法排除故障，就要重新打開進(jìn)水閥否則液位一直下降會使砂面暴露

47、；其二是水沖泵停止后應(yīng)允許反沖洗結(jié)束后進(jìn)入過濾，但卻不允許其它濾罐進(jìn)行反沖洗。反沖洗中的水罐、水泵都只有一套，為多個濾罐共用，因而單個濾罐的手動命令必須在水泵控制命令中有所體現(xiàn)，避免出現(xiàn)濾罐切換到手動后，水泵仍處于運行狀態(tài)，導(dǎo)致事故發(fā)生。</p><p>　　反沖洗控制在污水處理自動化中屬于較難設(shè)計的環(huán)節(jié),主要表現(xiàn)在反沖洗過程中開、關(guān)閥順序和開、關(guān)閥條件的復(fù)雜上。這相應(yīng)地導(dǎo)致了PLC程序的復(fù)雜。對于一些工藝上有要

48、求,卻會加劇PLC程序復(fù)雜性或不便用PLC實現(xiàn)的功能(如反沖洗排序等),可以通過上位機(jī)編程來實現(xiàn),上、下位機(jī)結(jié)合進(jìn)行自動控制,彌補(bǔ)了PLC功能的一些不足,能夠達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)社會效益</p><p>　?、偈辜铀帨?zhǔn)確度和精確度提高,減少了藥劑的浪費；</p><p>　　②改善水質(zhì),增強(qiáng)驅(qū)油效果；</p><p>　　③自動化程度提高,降低工人勞動強(qiáng)度；</p&

49、gt;<p>　?、茉O(shè)備維修、保養(yǎng)費用大大降低。</p><p>　　3.3污泥處理系統(tǒng)控制</p><p>　　3.3.1系統(tǒng)方案的提出</p><p>　　傳統(tǒng)的排污方式是靠人工手動啟閉排污閥,每4 h一次,12個排污口全部排完近40 min。缺點是不能定時排污,排污量不足或過高,排污激動強(qiáng)度不夠,進(jìn)而影響到排污的質(zhì)量和連續(xù)性,致使水質(zhì)出現(xiàn)波動,能

50、耗增加,成本上升，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)堵罐、堵管線事故,污水處理站被迫停運檢修。因此開發(fā)一種受人為因素影響較小的排污方式在水處理過程中顯得尤為重要。為了保證排污質(zhì)量,提高自動化管理水平,根據(jù)污泥量及罐內(nèi)排污結(jié)構(gòu)確定排污周期和排污方式,編制排污程序,對兩具一次沉降罐的排污進(jìn)行了自動化設(shè)計。自控系統(tǒng)以西門子Ｓ７300PLC為控制核心,控制對象為兩具一次沉降罐的排污蝶閥。該控制系統(tǒng)具有操作簡單、控制可靠、維修方便、按要求可重新編程等特點實現(xiàn)了一次

51、沉降罐的自動排污?，F(xiàn)場使用的排泥閥為電動蝶閥，旁邊有 1 個控制柜，用 3 個按鈕控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止，分別對應(yīng)閥門的開、關(guān)、停。3 個按鈕的操作具有自鎖與互鎖功能。使用 PLC 的 DO模塊控制 3 個小繼電器的動作，再把其觸點與 3 個按鈕開關(guān)并聯(lián)或串聯(lián)，達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。為保證自控系統(tǒng)斷開時現(xiàn)場仍能手動操作，在使用小繼電器的觸點時，要注意常開、常閉的</p><p>　　3.3.2手動自動控制<

52、;/p><p>　?、偈謩优盼?如果某一沉降罐泥位相對較高,需要單獨進(jìn)行排污,可將該罐排污方式選擇開關(guān)“手動/自動”扳至“手動”位置,將定時器旋轉(zhuǎn)至所需時間,按下“手動排污”按鈕,可啟動手動排污按鈕將泥排出；</p><p>　?、谧詣优盼?在正常情況下,一般每4小時排污一次。當(dāng)需要逐罐進(jìn)行排污時,可將沉降罐的排污方式選擇開關(guān)“手動/自動”轉(zhuǎn)至“自動”位置,將定時器旋轉(zhuǎn)至所需時間,按下“自動排

53、污”按鈕,可啟動自動排污。</p><p>　　3.3.3 連鎖停泵</p><p>　　當(dāng)罐內(nèi)液位較低時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，提醒操作人員注意檢查，如液位繼續(xù)降低，則自動發(fā)出連鎖停泵信號，停止外輸泵的運行。原外輸泵電機(jī)由一控制柜控制，工作電壓為 380V，在 PLC 與控制柜之間增設(shè)一中間繼電器，其常閉觸點串聯(lián)在電機(jī)控制回路中，當(dāng) PLC 發(fā)出停機(jī)信號后，電機(jī)控制回路斷電停機(jī)。為保證操作人

54、員與設(shè)備的安全性，自控系統(tǒng)不設(shè)遠(yuǎn)程啟動功能，當(dāng)需要再次開啟外輸泵時，由操作人員手動控制。</p><p>　　3.3.4泵運行狀態(tài)的檢測</p><p>　　由于泵需要定期維護(hù)，因此需要累計泵的運行時間，這就要求對泵的運行狀態(tài)進(jìn)行檢測。檢測方法為從泵的控制回路的輔助觸點取信號，送入 PLC 的開關(guān)量測量模塊。為使現(xiàn)場與 PLC 完全隔離，中間需加輔助繼電器。</p><

55、p>　　3.3.5　排污池液位報警控制</p><p>　　排污池主要接受沉降罐排污水,由于排入量突然增大,很容易造成冒池危險。為了使排污操作人員在排污過程中監(jiān)控到排污池液位情況,根據(jù)現(xiàn)場狀況選用具有防爆性能的浮球液位控制器,浮球隨容器內(nèi)液位上升或下降而變化,并借助殼體的磁鋼動作而使控制電觸頭斷開和閉合,這時安裝在監(jiān)控室內(nèi)的二次儀表聲光報警器就可以發(fā)出聲光報警信號,實現(xiàn)對液位的控制。</p>

56、<p>　　3.4壓力濾罐液位控制</p><p>　　3.4.1液位控制原理</p><p>　　當(dāng)濾罐正常過濾的時候，其工藝要求就是要保持濾罐水位的恒定(8m)，以保證濾池有一個穩(wěn)定的生化環(huán)境。由于進(jìn)水閥全開，瞬時進(jìn)水量上下波動比較大，所以就需要通過控制濾后水閥的開啟度，以達(dá)到濾池水位的恒定。在如何確定濾后水閥開啟度的方法上，傳統(tǒng)控制和PLC控制存在相當(dāng)大的不同。在傳統(tǒng)的控制

57、中，往往依靠操作人員的目測估計水位的高低，進(jìn)而手動調(diào)整濾后水閥的開啟度，達(dá)到水位的相對平穩(wěn)，顯然這種操作方式受各種因數(shù)的影響不能滿足自動化和精度的要求；而在PLC自動控制系統(tǒng)中，超聲波水位計實時監(jiān)測水位的變化，并傳送回模擬數(shù)據(jù)，PLC利用專門的PID回路控制(閉環(huán)控制)指令，通過PID算法確定出濾后水閥的開啟度，再以此控制濾后水閥，使濾池水位保持相對恒定。PID回路的控制方法是PID（比例微分積分控制）調(diào)節(jié)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：</p

58、><p>　　其中：ΔP為調(diào)節(jié)器的輸出變化量；</p><p>　　Kp為調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)；</p><p>　　e為調(diào)節(jié)器的輸入，即偏差；</p><p><b>　　Ti為積分時間；</b></p><p><b>　　Td為微分時間。</b></p><

59、p>　　3.4.2液位控制過程</p><p>　　當(dāng)濾池正常生產(chǎn)一段時間之后，就需要對濾池進(jìn)行反沖洗，以去除濾料層的雜質(zhì)。根據(jù)濾罐水位利用PID算法調(diào)節(jié)濾后水閥開啟度，濾池反沖洗正式結(jié)束，濾罐正常過濾開始。</p><p>　　圖3-3 液位控制說明</p><p>　　來自液位計的AI采樣信號作為反饋值與設(shè)定值比較，判斷是否超出預(yù)定范圍，若不在預(yù)定范圍內(nèi)，

60、再進(jìn)行液位升降判斷，決定閥門是否動作。當(dāng)液位低于設(shè)定下限且仍在下降時，給出關(guān)閥命令，當(dāng)液位高于設(shè)定上限且仍在上升時，給出開閥命令。其它情況下，閥門不動作。本框圖在具體實現(xiàn)中有兩個問題必須解決。第一，清水閥由全開到全關(guān)的動作時間大約為18s，這對于液位升降的速度來說很短。如果沒有任何措施，則一旦給出開(關(guān))閥命令，該閥會一直開(關(guān))到底；第二，液位信號始終是波動的(盡管很小)，這會影響對液位升降的判斷，而當(dāng)其在上、下限設(shè)定值附近波動時，更

61、會造成PLC頻繁給出開、關(guān)閥命令。實際工程中，是通過兩個定時器來解決的。第一個定時器加在采樣前，使采樣從每掃描周期一次，變?yōu)槊慷〞r器周期一次。只要定時時間設(shè)定足夠長，便可消除波動影響。第二個定時器加在開、關(guān)閥命令中，將每次開、關(guān)閥動作限制在較短的時間里。另外，液位升降的判斷是通過最新采樣值與上一周期采樣值相減得出的，因此編制程序時有必要將舊采樣值保存。</p><p><b>　　3.5本章小節(jié)<

62、/b></p><p>　　工藝流程的自動控制是污水處理的核心環(huán)節(jié)，這章在內(nèi)容上詳細(xì)的敘述了三段式油田污水處理流程里需要實現(xiàn)自動控制的各個環(huán)節(jié)，自動加藥、過濾罐的反沖洗自動控制以及污泥處理系統(tǒng)是污水處理里面三個比較重要的控制部分，在本章，針對這三個方面的控制原理作了非常細(xì)致的介紹，另外，除了這三個環(huán)節(jié)還對各個罐的液位控制、過濾罐壓力控制以及各個泵的連鎖停泵控制作了簡單介紹。</p><p

63、>　　第4章 下位機(jī)控制程序設(shè)計</p><p>　　4.1 PLC和程序設(shè)計軟件</p><p>　　圖4-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總貌</p><p>　　SIMENSE PLC 以其體積小、功能多、可靠性高、只需編寫少量的代碼即可生成高質(zhì)量的控制系統(tǒng)等優(yōu)點，在自控行業(yè)中得到了廣泛的使用。整套污水處理流程包括壓力、流量、溫度、液位、頻率、泵運行狀態(tài)等眾多個監(jiān)控點。各物理

64、參數(shù)通過相應(yīng)的變送器得到 4～20mA 的標(biāo)準(zhǔn)信號，通過屏蔽電纜接至 PLC的 AI或 DI 模塊。由于采用電流方式傳輸，因此傳輸距離遠(yuǎn)，而且具有較好的抗干擾能力。控制信號通過PLC 的 AO 或 DO 模塊發(fā)出，控制現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。由于現(xiàn)場有大量的油、氣，因此所有設(shè)備均采用防爆產(chǎn)品。由于現(xiàn)場監(jiān)控點多，為降低成本，減輕維護(hù)工作量，在模塊選擇上應(yīng)注意以下幾點：</p><p>　?。?）模塊種類要盡量少，以減少

65、備件，便于更換；</p><p>　?。?）單一模塊采樣點數(shù)要多，如選取的 AI模塊最多可采集 8 點，DO 模塊可輸出 32 點；</p><p>　　（3）采樣精度要高，尤其是對流量的計量，關(guān)系到全站的日處理能力綜合評價。操作人員通過上位機(jī)向 PLC 發(fā)出相應(yīng)的控制指令后，由 PLC 對現(xiàn)場進(jìn)行直接控制。</p><p>　　下位機(jī)PLC的用戶程序是在基于SIE

66、MENS公司的SIMATIC STEP7 V5. 2軟件平臺上完成硬件組態(tài)、地址和站址的分配以及用戶程序的設(shè)計開發(fā)。Step7主要有3種編程方法:線性編程、分布式編程、模塊化編程。系統(tǒng)應(yīng)用模塊化編程方法,根據(jù)所控制設(shè)備的實際情況,可把整個污水處理流程分為若干個分流程,每個分流程對應(yīng)一個功能(FC)或功能塊(FB)。把程序分成若干程序塊,各程序塊分別含有一些設(shè)備和任務(wù)的程序指令,每個功能區(qū)被分成不同的塊進(jìn)行編程,整個程序通過組織塊OB1控

67、制調(diào)用各功能。在主程序(OB1)中將各種控制功能和各站點間的通訊數(shù)據(jù)分別編寫在不同的子程序(功能塊FB、DB、FC)中。系統(tǒng)中另外還有一些中間轉(zhuǎn)換控制模塊,例如從溫度傳感器上通過PLC的模擬量輸入模塊中得到的數(shù)據(jù)必須通過量程轉(zhuǎn)換才能變成實際的溫度值,通過編寫單獨的模塊,完成從WORD到實數(shù)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4.2下位機(jī)程序功能</p><p><b>　?。?）手動操

68、作；</b></p><p><b>　?。?）全自動操作；</b></p><p>　　（3）壓力濾罐反沖洗自動控制；</p><p>　　（4）通過 PID 調(diào)節(jié)功能，實現(xiàn)污水加藥的自動控制；</p><p>　?。?）沉降罐定時收油，回收水罐的定時排泥；</p><p>　　（6

69、）液位高、低限報警連鎖停泵；</p><p>　?。?）壓力濾罐液位控制。</p><p>　　手動和自動工作方式一般只在設(shè)備調(diào)試或維修時使用,系統(tǒng)主要以全自動操作方式為主。在這種方式下,各類泵的開、停,各種工況的切換都由PLC按照預(yù)先編制的程序自動生成,不需要操作人員干預(yù)。每種工況的運行時間及各種測量參數(shù)均可以在線或離線調(diào)整,每臺設(shè)備和每種工況的運行情況也都可以由上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控?，F(xiàn)場的泵

70、類、風(fēng)機(jī)等信號通過PLC的控制轉(zhuǎn)化也在上位機(jī)上顯示。這樣,既能對設(shè)備開關(guān)量(如各類泵、攪拌器等的開停)進(jìn)行控制,又能對現(xiàn)場的模擬量(如混凝沉降罐內(nèi)的PH值等)進(jìn)行調(diào)節(jié),使全廠的工藝、設(shè)備運行得到全面的控制。</p><p>　　4.3反沖洗程序創(chuàng)建與設(shè)置</p><p><b>　　4.3.1創(chuàng)建項目</b></p><p>　　在編寫控制程序

71、之前，首先要創(chuàng)建一個項目。由于沒有PLC實物我的程序作為獨立于實物的程序放在項目目錄下。打開SIMATIC Manager，建立一個空白頁在彈出的對話框中選擇USER projects標(biāo)簽，輸入項目名稱如污水處理，單擊OK按鈕，新建一個項目。選中新建項目的根目錄向其中插入一個S7程序。添加完成后，S7會自動建立瑣瑣碎碎瑣瑣碎碎瑣瑣碎碎瑣瑣碎碎S7程序的目錄結(jié)構(gòu)，并建立一個空的OB1和符號表?？梢钥吹?，以這種方式添加的S7程序存放在項目根

72、目錄下，它是獨立于設(shè)備組態(tài)的。</p><p>　　4.3.2編輯符號表</p><p>　　在窗口中雙擊打開符號表編輯，向其中添加符號名稱，絕對地址和注釋。編輯完成后的符號表如下圖所示：</p><p>　　圖4-2編輯好的符號表</p><p>　　4.3.3插入程序塊</p><p>　　根據(jù)對任務(wù)的規(guī)劃，需要向

73、用戶程序中添加的程序塊有OB1，F(xiàn)B1.新建的S7程序中已經(jīng)自動插入了OB1?，F(xiàn)在要修改它的屬性，選中OB1，單擊右鍵，在彈出的窗口中打開屬性對話框，在文本框中填入OB1的符號，在這里我取的是Main program，在Created in下選擇LAD即梯形圖編成方式完成屬性設(shè)置。</p><p>　　在Blocks目錄下的空白區(qū)域單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇并新建一個FB，在編寫FB1的過程前，首先要定義變

74、量。在FB1的變量聲明區(qū)中，定義變量如圖下所示：</p><p>　　圖4-3在FB1中定義輸入變量</p><p>　　圖4-4在FB1中定義輸出變量</p><p>　　圖4-5在FB1中定義靜態(tài)變量</p><p>　　4.4反沖洗程序設(shè)計</p><p>　　下面編寫的程序總共有10個程序段，以下分別介紹：&l

75、t;/p><p>　?、臢etwork1為延時定時器，使用接通延時定時器為反沖洗過程定時30分鐘，程序如下：</p><p>　　圖4-6編程代碼Network1</p><p>　?、?使用接通延時定時器定時2小時30分鐘反沖洗一次，程序如下：</p><p>　　圖4-7編程代碼Network2</p><p>　　⑶

76、 開啟反沖洗水泵進(jìn)行30分鐘反沖洗作業(yè)，程序如下：</p><p>　　圖4-8編程代碼Network3</p><p>　?、染幹瞥绦蜿P(guān)閉過濾罐進(jìn)水閥，程序如下：</p><p>　　圖4-9編程代碼Network4</p><p>　?、删幹瞥绦蜿P(guān)閉過濾罐出水閥，程序如下：</p><p>　　圖4-10編程代碼N

77、etwork5</p><p>　?、示幹瞥绦蜷_啟反沖洗水罐進(jìn)水閥，程序如下：</p><p>　　圖4-11編程代碼Network6</p><p>　?、司幹瞥绦蜷_啟反沖洗水罐出水閥，程序如下：</p><p>　　圖4-12編程代碼Network7</p><p>　?、叹幹瞥绦蚩刂七^濾器中的攪拌器攪拌15分鐘，

78、程序如下：</p><p>　　圖4-13編程代碼Network8</p><p>　　⑼反沖洗過程結(jié)束后先關(guān)閉反沖洗水泵，程序如下：</p><p>　　圖4-14編程代碼Network9</p><p>　?、未礇_洗水泵關(guān)閉后，打開過濾器進(jìn)出口閥門，關(guān)閉反沖洗水泵進(jìn)出口閥門，程序如下：</p><p>　　圖4

79、-15編程代碼Network10</p><p>　　4.5創(chuàng)建與編輯背景DB</p><p>　　在FB1編輯完成后，需要創(chuàng)建一個與之關(guān)聯(lián)的背景DB，存儲控制程序的數(shù)據(jù)三個定時器的定時時間分別為30分鐘，15分鐘，2小時30分鐘。因此還要編輯背景DB，修改其中的數(shù)值。在Blocks目錄下的空白區(qū)域單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Insert new object：data block插入

80、一個DB。此時彈出的DB屬性對話框，在這個對話框中填入DB的名稱為污水處理，在DB的類型下拉對話框中選擇Instance DB，并指定與之關(guān)聯(lián)的FB為FB1。單擊OK按鈕，完成DB的插</p><p>　　入和屬性設(shè)置， 在創(chuàng)建完成后，在Blocks目錄下將看到OB1，F(xiàn)B1，DB1三個對象。</p><p>　　4.5.1編輯背景DB1</p><p>　　在Bl

81、ocks目錄下，雙擊DB1打開它。此時會彈出一個對話框，讓選擇DB編輯器，或者用LAD程序編輯器打開，單擊OK，用DB編輯器打開DB1。修改三個定時器的定時時間，結(jié)果如下：</p><p>　　圖4-16打開DB并修改其中的值</p><p>　　4.5.2用LAD編寫OB1</p><p>　　在OB1中，通過調(diào)用已經(jīng)完成的FB1實現(xiàn)整個反沖洗系統(tǒng)的控制。在編程元

82、素窗口的FB blocks中列出了可調(diào)用的FB，選中梯形圖路徑，將要調(diào)用的FB1拖拽到路徑上，？？？處表示需要填入背景DB的名稱，…表示的參數(shù)可以賦實參，也可以不賦實參。調(diào)用完成后的OB1就如同封裝后的芯片如下圖所示，可以選中它點擊右鍵打開編好的程序代碼。</p><p>　　圖4-17 FB1的調(diào)用方法（LAD）</p><p>　　用PLC設(shè)計的自控系統(tǒng)大大降低了操作人員的勞動強(qiáng)度,改

83、善了操作人員的工作環(huán)境。設(shè)備具有調(diào)試簡單、操作方便、使用工程技術(shù)安全、運行可靠、效率高、故障率低,污水處理效果好的特點。</p><p><b>　　4.6本章小節(jié)</b></p><p>　　基于西門子公司S7-300系列PLC及其配套的Step7編程軟件設(shè)計了下位機(jī)的控制程序，其中主要介紹了基于LAD（梯形圖）自動反沖洗程序設(shè)計的詳細(xì)步驟，與其它公司的編程軟件相比

84、，Step7主要采用結(jié)構(gòu)化的編程語言和體系結(jié)構(gòu)，而像歐姆龍就采用線性化的編程結(jié)構(gòu)，Step7編程的過程有點類似c 語言，通過各個功能塊的調(diào)用來實現(xiàn)整個程序所要實現(xiàn)的功能，在編寫較大的程序時要明顯優(yōu)于其它編程軟件。</p><p>　　第5章 上位機(jī)監(jiān)控界面組態(tài)</p><p><b>　　5.1監(jiān)控系統(tǒng)</b></p><p>　　為保證系統(tǒng)的

85、穩(wěn)定性和可靠性，采用兩級控制方案對整套污水處理流程進(jìn)行監(jiān)控。上位機(jī)選用工業(yè)控制計算機(jī)（IPC），下位機(jī)選用 西門子公司的S7-300PLC，系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示。</p><p><b>　　圖5-1系統(tǒng)構(gòu)成</b></p><p>　　上位機(jī)的作用主要是提供一個人機(jī)交互界面，使操作人員可以直觀的了解現(xiàn)場各工藝參數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)需要發(fā)出相應(yīng)的控制指令。另外還可以使用大容量存

86、儲器記錄歷史數(shù)據(jù)，管理人員據(jù)此了解一段時間內(nèi)的生產(chǎn)狀況，為提高生產(chǎn)效率制定新的生產(chǎn)方案提供可靠的依據(jù)。為實現(xiàn)以上功能，組態(tài)軟件是最優(yōu)的選擇。這里使用的是西門子公司的WinCC6.0作為開發(fā)平臺，它集控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、圖形技術(shù)于一身，包含動態(tài)顯示、報警、控件、趨勢、網(wǎng)絡(luò)通信等組件，系統(tǒng)提供了一個友好的用戶界面。</p><p>　　5.2監(jiān)控界面的功能</p><p&

87、gt;　　上位機(jī)的監(jiān)控軟件采用了WinCC6. 0。根據(jù)系統(tǒng)要求,設(shè)計了以下幾個主要界面：</p><p>　?、賲?shù)顯示畫面　用以總覽所有參數(shù)實測值及流量等的累計值；</p><p>　?、诳偯伯嬅妗∮靡詫崟r、動態(tài)地顯示各個反應(yīng)池的工藝流程、工藝參數(shù)和現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)。生動、直觀；</p><p>　?、圳厔莓嬅妗崟r趨勢畫面可動態(tài)顯示參數(shù)的變化曲線,歷史趨勢畫

88、面可保留30天的參數(shù)變化曲線,均可打印輸出；</p><p>　?、軋缶嬅妗≡谡Z音報警同時,彈出報警框,提示故障位置,并做歷史記錄；</p><p>　?、?具有生產(chǎn)運行參數(shù)報表打印功能，可隨時打印各種實時報表和歷史數(shù)據(jù)報表。</p><p>　　圖5-2 Wincc組態(tài)</p><p><b>　　5.3組態(tài)步驟</b&g

89、t;</p><p><b>　　5.3.1建立項目</b></p><p>　　啟動WinCC，雙擊Windows Control Center6.0，WinCC的基本組件是組態(tài)軟件和運行軟件。WinCC項目管理器是組態(tài)軟件的核心，對整個工程項目的數(shù)據(jù)組態(tài)和設(shè)置進(jìn)行全面的管理。開發(fā)和組態(tài)一個項目時，使用WinCC項目管理器中的各個編輯器建立項目使用不同的元件。<

90、;/p><p>　　使用WinCC來開發(fā)和組態(tài)一個項目的步驟如下：</p><p><b>　?、賳覹inCC。</b></p><p><b>　　②建立一個項目。</b></p><p>　　③選擇及安裝通訊驅(qū)動程序。</p><p><b>　　④定義變量。&l

91、t;/b></p><p>　?、萁⒑途庉嬤^程畫面。</p><p>　?、拗付╓inCC運行系統(tǒng)的屬性。</p><p>　?、呒せ頦inCC畫面。</p><p>　?、嗍褂米兞磕M器測試過程畫面。</p><p>　　按照上面的步驟組態(tài)軟件第一次運行WinCC時，出現(xiàn)一個對話框，選擇建立新項目的類型包括以

92、下三種：</p><p><b>　?、賳斡脩繇椖浚?lt;/b></p><p><b>　?、诙嘤脩繇椖浚?lt;/b></p><p><b>　?、劭蛻魴C(jī)項目。</b></p><p>　　在這里我們現(xiàn)在單用戶項目，在導(dǎo)航窗口中單擊“計算機(jī)”圖標(biāo)，在右邊窗口中將顯示與我的計算機(jī)名一

93、樣的計算機(jī)服務(wù)器。在這里為便于記憶我把計算機(jī)名改成“malinxu”。新建一個項目命名為“水處理”。</p><p><b>　　5.3.2組態(tài)變量</b></p><p>　　由于是在計算機(jī)上仿真，在變量組態(tài)時只建立內(nèi)部變量組名稱為“yewei”，它們分別是自然除油罐液位，沉降罐液位，緩沖罐液位，壓力濾罐液位，反沖洗水罐液位，回收水罐液位，污油罐液位，不過改用相應(yīng)的

94、拼音。數(shù)據(jù)類型為無符號32位數(shù)。</p><p>　　圖5-3組態(tài)內(nèi)部變量</p><p>　　5.3.3創(chuàng)建過程畫面</p><p>　　右鍵點擊圖“形編輯器選中”，點擊“新建畫面”新建一個圖形編輯器窗口。在“對象選象板”中的“標(biāo)準(zhǔn)對象”下選擇“靜態(tài)文本”，在圖形編輯器窗口中添加一個靜態(tài)文本，內(nèi)容寫“聯(lián)合站污水處理監(jiān)控系統(tǒng)工藝流程圖”。在工具欄上選擇“庫”，打開“

95、庫”在全局庫目錄下展開Siemens HMI Symbol Library 1.3，選擇“罐”向編程窗口中添加5個表面平滑的罐，一個儲藏設(shè)備，一個簡易表面平滑的罐，5個離心水泵，2個電磁流量計，3個控制閥。以上是工藝圖的主要設(shè)備，將它們按照書本中實際圖在窗口中布局好，在“智能對象”選擇“輸入輸出域”向每個罐上添加一個輸入輸出域，在彈出的I/O域組態(tài)對話框中設(shè)置更新時間為500毫秒，對應(yīng)變量的選擇按照各個罐的名稱選擇相應(yīng)的拼音名字，然后在

96、“智能對象”中選擇棒圖向每個罐上添加一個棒圖并且設(shè)置相應(yīng)的屬性。這樣主要的元件已經(jīng)添加和設(shè)置完成，在工具欄上選擇庫打開庫選中管道將各個泵和流量計，閥門，泵連接起來，完成這一步驟后用箭頭標(biāo)明工藝流程流向，最后向編輯窗口中添加24個靜態(tài)文本框并修改名稱，組態(tài)完成的最終圖如下所示：</p><p>　　圖5-4聯(lián)合站污水處理監(jiān)控系統(tǒng)工藝流程圖</p><p>　　5.3.4創(chuàng)建參數(shù)顯示畫面<

97、;/p><p>　　新建一個圖形編輯器窗口，向其中添加一個表格并添加幾個靜態(tài)文本框用來顯示被顯參數(shù)，相應(yīng)的再添加幾個輸入輸出域用來顯示動態(tài)值輸入輸出域的變量設(shè)置選擇對應(yīng)的被顯參數(shù)至此參數(shù)顯示畫面組態(tài)完成。其組態(tài)畫面如下所示：</p><p><b>　　圖5-5 參數(shù)顯示</b></p><p>　　5.3.5過程值歸檔</p>&l

98、t;p>　　過程值歸檔的目的是采集，處理和歸檔工業(yè)現(xiàn)場的過程數(shù)據(jù)。WinCC中使用“變量紀(jì)錄”組件來歸檔過程值的歸檔，這里為便于測試我在組態(tài)時使用內(nèi)部變量替代過程變量。在歸檔中使用了以前創(chuàng)建的幾個內(nèi)部變量。首先打開變量紀(jì)錄編輯器，使用WinnCC的變量紀(jì)錄編輯器可對歸檔，需要組態(tài)日的變量，采集時間定時器和歸檔周期進(jìn)行組態(tài)。單擊“變量紀(jì)錄”編輯器左邊瀏覽窗口中的“定時器”時，在此編輯器的右邊數(shù)據(jù)窗口中將顯示所有已經(jīng)組態(tài)的定時器。在默

99、認(rèn)的情況下，系統(tǒng)提供了5個定時器，可以自己組態(tài)一個10秒鐘的定時器用于歸檔，已組態(tài)的定時器可用于變量的采集和歸檔周期。在“變量紀(jì)錄”編輯器中，使用歸檔向?qū)韯?chuàng)建歸檔，并選擇要歸檔的變量。為歸檔文件命名為“水處理”。點擊“下一步”單擊“選擇”按鈕從打開的“變量選擇”對話框中選擇變量chengjiangguanyewei并單擊確定關(guān)閉對話框。點擊“完成”按鈕，這樣在歸檔系統(tǒng)中生成了一個名為水處理的歸檔此歸檔中只包含對一個變量chengjia

100、ngguanyewei的歸檔。選中該變量添加新的一行定義別的變量，添加完畢后修改它們的屬性選擇采集周期為1秒，選擇歸檔周期為1*1Tens</p><p><b>　　圖5-6過程值歸檔</b></p><p>　　5.3.6輸出過程值歸檔</p><p>　　WinnCC的圖形系統(tǒng)提供兩個ActiveX控件用于過程值歸檔;一個以表格的形式顯示

101、已歸檔的過程變量的歷史值和當(dāng)前值，另一個以趨勢的形式顯示。在這里我按照任務(wù)書上的要求選擇趨勢方式顯示。首先創(chuàng)建趨勢圖，在項目管理器重建立一個名為TagLogging.pdl的圖形文件，并用 圖形編輯器打開此圖形文件。在“對象選項板”上選擇“控件”選項卡，然后選擇WinCC online trend control控件。將鼠標(biāo)指針指向繪圖區(qū)中放置此控件的位置，拖動至合適的尺寸后釋放。然后編輯控件的屬性輸入“除油罐液位”作為第一條曲線的名稱

102、，單擊“選擇歸檔/ 變量”框中的“選擇”按鈕，打開對話框選擇變量chuyouguanyewei完成后關(guān)閉對話框。在上一步中的對話框只是一個快速配置的對話框它只含兩個選項卡。要對趨勢控件進(jìn)行配置需要雙擊該控件添加2條曲線并進(jìn)行變量選擇。選擇“常規(guī)”選項卡選中“公共X軸”“公共Y軸”復(fù)選框，選擇“數(shù)值軸”選項卡，取消“自動”復(fù)選框，并將數(shù)值改為0—10完成組態(tài)。</p><p><b>　　圖5-7趨勢圖&

103、lt;/b></p><p><b>　　5.3.7組態(tài)報警</b></p><p>　　報警記錄分兩個組件：組態(tài)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)。報警記錄的組態(tài)系統(tǒng)為報警記錄編輯器。報警記錄定義顯示何種報警，報警的內(nèi)容，報警的時間。使用報警記錄組態(tài)系統(tǒng)可以對報警消息進(jìn)行組態(tài)，報警記錄的運行系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)過程值的監(jiān)控，控制報警輸出，管理報警確認(rèn)。要組態(tài)報警首先要新建一個“報警記錄”

104、組件，這可以在WinCC項目管理器通過右鍵添加的方式生成，利用系統(tǒng)向?qū)Э梢院喕襟E。在“系統(tǒng)向?qū)В哼x擇消息塊”對話框中，選中“系統(tǒng)塊”中的“日期，時間，編號”，選中“用戶文本塊”中的“消息文本，錯誤位置”，對于“過程值塊”選中“無”，完成后選擇“下一步”。打開“系統(tǒng)向?qū)В侯A(yù)設(shè)制類別”對話框，選中“帶有報警，故障和警告的錯誤類別錯誤”單擊“下一步”。現(xiàn)在組態(tài)報警消息和報警消息文本。在這一步中會用到以前定義的所有變量，首先要更改用戶文本長度

105、為“消息塊 ”長度改為30，“錯誤點”長度改為20 。這些基本設(shè)置作好后就可以組態(tài)報警消息了。</p><p>　　在表格 窗口的第一行，雙擊“消息變量”列，在打開的對話框中選擇變量chuyouguanlevel并單擊“確定”按鈕，雙擊表格窗口第一行的“消息位”輸入0并確認(rèn)，值0表示當(dāng)變量chuyouguanlevel從右邊算起的第0位置時，將觸發(fā)這條報警。同樣雙擊“消息文本”列，輸入“高液位”。在“錯誤點”中填

106、入“除油罐”。至此第一個報警消息組態(tài)完畢。同理再組態(tài)另外的報警消息，為了美化界面可以組態(tài)報警消息進(jìn)入合離開的畫面顏色，由于比較簡單在這里就不多說了，在組態(tài)報警時可以對某一個過程值進(jìn)行監(jiān)控，并設(shè)定一個或多個限制值 當(dāng)過程值超過設(shè)定的限制值時所產(chǎn)生的報警稱為模擬量報警。為使用模擬量報警必須先激活復(fù)選框“模擬量報警”，激活后選擇“yalilvguanlevel”并對它的屬性進(jìn)行設(shè)置上限設(shè)為9，下限設(shè)為1，完成后保存在報警記錄窗口中可以看到系統(tǒng)

107、將自動添加2個報警，最后的畫面如下圖所示：</p><p>　　圖5-8 組態(tài)報警消息</p><p><b>　　5.3.8報警顯示</b></p><p>　　報警消息組態(tài)完成后在系統(tǒng)運行時要進(jìn)行顯示，為此可以用WinCC alarm control控件作為顯示消息視圖使用。在WinCC中運行系統(tǒng)中，報警事件將以表格的形式顯示在畫面中。首先

108、要組態(tài)一個報警事件窗口，打開圖形編輯器，創(chuàng)建一個新畫面并命名為Alarmlogging.pdl。在“對象選項板”上，選擇“控件”選項卡上的WinCC alarm control，并釋放到窗口中，雙擊該控件打開屬性設(shè)置對話框在“類型”選項卡上激活“消息文本”和“錯誤點”選項。在“消息行”選項卡上將“消息文本”和“錯誤點”添加到“消息行元素”列表框中，關(guān)閉對話框。組態(tài)一個用于測試的一個“輸入輸出域”和復(fù)選框，打開“I/O域組態(tài)”對話框，在：