電廠廢水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究
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經(jīng)過設(shè)計，整個監(jiān)控系統(tǒng)提供了如下的功能：
（1） 在線自動監(jiān)視
系統(tǒng)可對廢水處理裝置的各項儀表數(shù)據(jù)實時的在線監(jiān)視，并且生動直觀的反應(yīng)在監(jiān)控界面上面。系統(tǒng)的刷新數(shù)據(jù)是1秒，歷史的保存間隔是2分鐘。圖12為廢水處理系統(tǒng)工藝監(jiān)控界面。
圖12 廢水處理系統(tǒng)工藝監(jiān)控界面
?。?）在線手動控制
系統(tǒng)可提供在線實時的對參與控制的各電動閥門和泵的手動控制操作。當(dāng)系統(tǒng)運行中需要進行維護或執(zhí)行其它控制時，可以在線實時的對各個設(shè)備手動的單獨控制，而不影響其它設(shè)備的正常自動運行。
?。?）工藝參數(shù)在線實時設(shè)定
系統(tǒng)可以提供在線的實時參數(shù)修改，當(dāng)在運行過程中發(fā)現(xiàn)工藝需要改進或其它問題，可以由操作員在線改變系統(tǒng)的參數(shù)，以使系統(tǒng)工作在最優(yōu)的控制狀態(tài)中，如圖13。
圖13 工藝參數(shù)設(shè)定
?。?）故障診斷和報警
系統(tǒng)可對以下故障自動診斷，并發(fā)出預(yù)防性的報警。
報警高限：實時參數(shù)異常偏大，大于設(shè)定值，是該監(jiān)測點處于高報警。
報警底限：實時參數(shù)異常偏小，小于設(shè)定值，是該監(jiān)測點處于低報警。
報警：當(dāng)實時參數(shù)出現(xiàn)異常時，相應(yīng)的監(jiān)測點通過顏色的變化，提醒操作員注意，進行相關(guān)的操作，若需要可以配合聲音報警。
故障報警界面如圖14。
圖14 故障報警界面
（5）利用歷史曲線查詢分析遠程模擬量的情況
利用歷史曲線，可隨時針對各個運行點的情況，結(jié)合本時間各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的運行情況，凈水器的運行狀態(tài)。
運行過程中，系統(tǒng)將自動生成數(shù)據(jù)報表，并將數(shù)據(jù)報表保存在歷史數(shù)據(jù)庫中，以便隨時查詢歷史記錄。圖15所示為趨勢曲線界面。
圖15 趨勢曲線界面
?。?）報表的打印
報表打印可以根據(jù)操作員的要求，生成符合要求的系統(tǒng)報表，并且打印。也可以設(shè)定讓系統(tǒng)自動的根據(jù)間隔的時間實時的打印報表。圖16所示為報表打印界面。
圖16 報表打印界面
?。?）系統(tǒng)指標(biāo)
系統(tǒng)的數(shù)字量輸入點為227個
系統(tǒng)的數(shù)字量輸出點為125個
系統(tǒng)的模擬量輸入點為15個通道
系統(tǒng)的模擬量輸出點為4個通道
系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)刷新時間為1秒
歷史數(shù)據(jù)的保存及報表顯示：根據(jù)硬盤存儲器的大小來決定保存的時間。保存的間隔為2分鐘，初步估計可以有效存儲13年左右。
3．項目亮點及難點實現(xiàn)
?。?） WINCC定時器問題
在定時器的使用過程中，由于設(shè)定的定時時間是需要根據(jù)實際的工藝來調(diào)整的，為此不能在定時器中使用常量定時時間。要新建DB25數(shù)據(jù)塊，建立變量的參數(shù)時間選擇TIME數(shù)據(jù)類型，它是一個32位的數(shù)據(jù)，T#1D_1H_1M_1S_1MS，前面是一個標(biāo)準(zhǔn)的例子，表示定時時間為1天1小時1分1秒1毫秒。使用可變參數(shù)是為了和WINCC中通訊，使得現(xiàn)場操作員可以根據(jù)當(dāng)前水質(zhì)等一系列變化調(diào)整時間值，由于在WINCC中沒有TIME這個數(shù)據(jù)類型，只能用DWORD32位整型類型來操作，這就涉及到了兩個數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換的問題。根據(jù)實際情況所得TIME中的1s=1000（DWORD型）。為了減少STEP7中數(shù)據(jù)的處理量，在WINCC中使用C腳本對數(shù)據(jù)進行了處理。WINCC中的時間以分為單位，因此1M=1s*60=1000*60=60000（DWORD型）。
（2） 數(shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)布平臺
本項目中設(shè)計了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)上發(fā)布平臺，在這里有兩種方案可以考慮，一是利用西門子公司提供的WINCC Web Navigator軟件開發(fā)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)；二是利用Delphi軟件來開發(fā)網(wǎng)絡(luò)瀏覽系統(tǒng)。由于項目經(jīng)費限制，我們采取了第二種方案。通過這種方案，界面的設(shè)計，和本地化系統(tǒng)的集成就都掌握在設(shè)計者手中，使得最后的系統(tǒng)能過符合客戶的要求，人性化，易用性都比較高，而開發(fā)成本也在控制之中。
?。?）WINCC中動態(tài)報表的設(shè)計
在實際項目中雖然WINCC提供了變量趨勢顯示、報表功能，滿足了簡單的歸檔數(shù)據(jù)訪問要求，但不能完成該廢水處理工程項目提出的復(fù)雜數(shù)據(jù)處理要求（如：進行有條件的查詢和打印，任意時間、任意區(qū)段的查詢等）。因此，在設(shè)計過程中對歸檔數(shù)據(jù)復(fù)雜查詢技術(shù)進行了研究。WINCC是一個全面開放的組態(tài)軟件，它可方便地集成標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用的對象、函數(shù)和文檔；提供了訪問所有WINCC功能的API編程接口；集成了OLE/OCX和ActiveX對象；它允許通過標(biāo)準(zhǔn)接口（標(biāo)準(zhǔn)SQL數(shù)據(jù)庫）訪問歸檔數(shù)據(jù)庫；通過DDE、OPC接口與其它Windows程序進行數(shù)據(jù)交換。這些開放性為自行擴展和進一步豐富WINCC軟件的功能、解決該工程問題提供了可能。在本項目中應(yīng)用ActiveX技術(shù)實現(xiàn)WINCC歸檔數(shù)據(jù)復(fù)雜查詢解決該工程問題是可行的：根據(jù)用戶對控制系統(tǒng)有條件查詢、打印的要求，運用Delphi設(shè)計ActiveX控件，然后在WINCC中調(diào)用該控件，最終實現(xiàn)WINCC不能完成的復(fù)雜歸檔數(shù)據(jù)訪問任務(wù)。
圖ActiveX控件的界面
五、結(jié)束語
系統(tǒng)于2004年10月投入運行，兩年來系統(tǒng)運行良好，未進行任何維修，電廠廢水達到了零排放，大大提高了水的利用率。
六、應(yīng)用體會
在項目進行的過程中，西門子在工控領(lǐng)域中安全、可靠、成熟、高效的產(chǎn)品及解決方案為項目的順利進行提供了保證和保障。西門子的TIA理念及產(chǎn)品特點，著眼于整個工廠的控制和管理，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的編程組態(tài)平臺、統(tǒng)一的通訊規(guī)范和靈活的結(jié)構(gòu)配置，從另一側(cè)面保證了項目的順利完成。
本項目使用了WINCC監(jiān)控軟件，由于軟件優(yōu)越的開放性，解決了項目中的監(jiān)控方面的難點問題，如WINCC中動態(tài)報表的設(shè)計等功能。而統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)編程語言及現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用，以及項目中軟硬件設(shè)計的模塊化，更體現(xiàn)了本系統(tǒng)的可擴展性與可維護性。
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