0引言
伴隨著我國環(huán)境污染治理力度的日益加大，對生少盆和生活污水的治理工作越發(fā)重要。而IN效穩(wěn)定的污水處理系統(tǒng)就是做好這一工作的保障。近幾年來，我國新建城市污水處理廠和新增污水處理站大都采用了PLC和組態(tài)軟件技術(shù)在污水處理項目應(yīng)用的經(jīng)驗，取得了很好的污水處理效果。本文以實際污水處理站為例，說明污水處理控制系統(tǒng)的組成及實現(xiàn)，總結(jié)西門子PLC和W INCC工業(yè)組態(tài)軟件在污水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1系統(tǒng)簡介
1.1工藝流程。上海某設(shè)施項目污水處理站工藝流程圖，如下圖所示：
1.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)合實際工藝情況，設(shè)計采用了三級集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)全廠范圍的污水處理工藝流程的監(jiān)測以及相關(guān)工藝設(shè)備的運行狀態(tài)的監(jiān)控:第一級:現(xiàn)場手動控制。在各電氣站點設(shè)置就地控制箱，可單獨啟停各操控設(shè)備及各執(zhí)行機構(gòu)。第二級:PLC邏輯聯(lián)動控制。由PLC根據(jù)現(xiàn)場各測試設(shè)備采集的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)設(shè)備運行邏輯關(guān)系，自動控制各站點內(nèi)的電氣設(shè)備運行狀態(tài)。第三級:中央控制計算機監(jiān)測、修改PLC控制參數(shù)、上位機點動控制，實現(xiàn)實時監(jiān)控。手動控制及自動控制可以分別通過機房或中央控制室的“手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)”進行切換。這樣的控制方式能最大限度地保證污水處理裝置安全操作的需要。
1.3 PLC測控模式本污水處理控制系統(tǒng)檢測信號開關(guān)量多，模擬量少，以邏輯控制為主，閉環(huán)控制為輔。整套污水處理流程有多種監(jiān)控點，包括液位、壓力、流量、PH值、泵運行狀態(tài)等等。PLC由電源、處理器、擴展接口、輸入輸出模塊和通訊模塊組成，各模擬量參數(shù)通過相應(yīng)的變送器輸出4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，通過屏蔽電纜接至PLC的AI模塊。各模擬量輸出控制信號是以4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，從PLC的AO模塊通過屏蔽電纜接至相應(yīng)設(shè)備。數(shù)字輸入信號為24V直流電信號，通過電纜接至PLC的DI模塊。數(shù)字輸出控制信號為24V直流電信號，從PLC的DO模塊通過電纜接至現(xiàn)場設(shè)備。每臺現(xiàn)場設(shè)備原則上有二個狀態(tài)輸入信號:故障、運行/停止、手動/自動;和一個輸出信號:啟動信號。為了使現(xiàn)場與PLC完全隔離，PLC所有數(shù)字量模塊與就地控制箱中間加中間繼電器。所有輸出信號(包括模擬量和數(shù)字量)由PLC內(nèi)部程序或上位機指令控制。
2 WinCC組態(tài)
工控組態(tài)軟件WinCC是一個集成的人機界面(HMl)系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，是視窗控制中心(Windows Control Center)的簡稱。它包括變量管理、結(jié)構(gòu)變量、圖形編輯器、報警記錄、變量記錄、全局腳本、文本庫、用戶管理等功能，使其具有高性能的過程藕合、快速的畫面更新、以及可靠的數(shù)據(jù)管理功能。在大量的實踐中，WinCC己得到了廣泛的應(yīng)用，在此僅重點提出WinCC組態(tài)中值得注重的幾點。
2.1主控界而的組態(tài)由于系統(tǒng)設(shè)備較多，要將系統(tǒng)流程及設(shè)備操作界而分別呈現(xiàn)在多張畫面內(nèi)。畫面間的切換使用WinCC內(nèi)部按鈕的鼠標(biāo)動作來實現(xiàn)，非常簡單。一般組態(tài)都要有一幅背景畫面，其中包括要顯示的靜態(tài)文本、OLE(例如，時鐘)、所有的圖形切換按鈕及推出關(guān)機按鈕。由于組態(tài)人員習(xí)慣不同，組態(tài)畫面會呈現(xiàn)不同風(fēng)格，但小會影響到畫面操作的一致性和美觀。值得注意的是報警記錄。用畫面顏色閃爍來提示操作者有故障發(fā)生，可以用C語言腳本在背景畫面的底部留下一條類似Windows狀態(tài)欄的報警欄，當(dāng)出現(xiàn)故障報警的時候在報警欄顯示最近一條報警記錄，操作人員可以利用按鈕切換到主報警記錄畫面了解故障的完全信息。
2.2語音報警的組態(tài)在工業(yè)現(xiàn)場安全是極其重要的，利用工控機的聲卡和音箱在有故障發(fā)生的時候產(chǎn)生聲音報警。以往利用C語言腳本制作聲音報警編程比較繁瑣。在WinCC V6.0版本中可以用Horn組態(tài)實現(xiàn)聲音報警，不用編程。打開Horn，在Message?as-signment選項頁選定Message Class為Error，定義一個Bool型的Tag，在Signal Assingment選項頁選定Tag為剛才定義的Bool型的Tag，在Sound中選擇要播放的.wav聲音文件。運行時，只要Error類別的報警觸發(fā)，則Bool型的Tag置位，.wav聲音循環(huán)播放;在報警控件中確認(rèn)報警，可以將Bool型的Tag復(fù)位，.wav聲音中止，要注意的是Horn是基本過程控制(BPC)的組件，標(biāo)準(zhǔn)安裝足是不會安裝的。女裝WinCC時選擇“自定義安裝”，組件欄中選擇"Basic?Process Control"安裝即可。
2.3 WINCC與S7通訊問題 本設(shè)計PLC選用CP315-2EH13-0AB0, (1MPl/DP,1PN)其與WINCC 間通訊采用PROFINET通訊方式。PROFINET是一種用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的創(chuàng)新、開放式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。使用PROFINET，設(shè)備可以從現(xiàn)場級連接到管理級。通過PROFINET,分布式現(xiàn)場設(shè)備(如現(xiàn)場IO設(shè)備，例如信號模板)可直接連接到工業(yè)以太網(wǎng)，與PLC等設(shè)備通訊，并且可以達(dá)到與現(xiàn)場總線相同或更優(yōu)越的響應(yīng)時間。這里需要注意的有四點:①在S7硬件組態(tài)中要新建一個子網(wǎng)Ethernet，其IP地址信息為默認(rèn)值192.168.0.1；②在SET PC/PG Inteface窗口中設(shè)置TCP/IN->本地網(wǎng)卡；③給本機設(shè)置IP地址192.168.0.*,注意*不能是1；④在WINCC組態(tài)軟件中TCP/IP連接PLC的屬性IP地址為192.168.0.1。
WinCC采用了當(dāng)今流行的而向?qū)ο蟮募夹g(shù)，很類似流行的Vi-sual Basic語言。對象的屬性可以進行設(shè)定或編程以實現(xiàn)對該對象的動畫及事件的觸發(fā)，內(nèi)嵌的MS C語言減少了開發(fā)者的學(xué)習(xí)時間，并增加了其靈活性。WinCC也能和其他主要廠商的PLC進行通訊，如：AB,GE,Omron等、如果與西門子的PLC系列及STEP 7軟件合用，將大幅降低工程時間，因為STEP 7中定義的變量可以在WinCC中直接使用。
3結(jié)束語
結(jié)合實例，本文簡要總結(jié)了西門子PLC和WINCC工業(yè)組態(tài)軟件在污水自控系統(tǒng)中的應(yīng)用。伴隨著我國污水處理工作的愈加細(xì)致和更高要求，對于污水處理工藝的自控系統(tǒng)的要求會越來越高。在今后的自控領(lǐng)域，我們期待更多更好的國內(nèi)品牌走進污水處理領(lǐng)域，為我國的污水治理工作做出更多的貢獻(xiàn)。
