電廠(chǎng)廢水處理控制系統的設計與研究
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經(jīng)過(guò)設計，整個(gè)監控系統提供了如下的功能：
?。?） 在線(xiàn)自動(dòng)監視
系統可對廢水處理裝置的各項儀表數據實(shí)時(shí)的在線(xiàn)監視，并且生動(dòng)直觀(guān)的反應在監控界面上面。系統的刷新數據是1秒，歷史的保存間隔是2分鐘。圖12為廢水處理系統工藝監控界面。
圖12 廢水處理系統工藝監控界面
?。?）在線(xiàn)手動(dòng)控制
系統可提供在線(xiàn)實(shí)時(shí)的對參與控制的各電動(dòng)閥門(mén)和泵的手動(dòng)控制操作。當系統運行中需要進(jìn)行維護或執行其它控制時(shí)，可以在線(xiàn)實(shí)時(shí)的對各個(gè)設備手動(dòng)的單獨控制，而不影響其它設備的正常自動(dòng)運行。
?。?）工藝參數在線(xiàn)實(shí)時(shí)設定
系統可以提供在線(xiàn)的實(shí)時(shí)參數修改，當在運行過(guò)程中發(fā)現工藝需要改進(jìn)或其它問(wèn)題，可以由操作員在線(xiàn)改變系統的參數，以使系統工作在最優(yōu)的控制狀態(tài)中，如圖13。
圖13 工藝參數設定
?。?）故障診斷和報警
系統可對以下故障自動(dòng)診斷，并發(fā)出預防性的報警。
報警高限：實(shí)時(shí)參數異常偏大，大于設定值，是該監測點(diǎn)處于高報警。
報警底限：實(shí)時(shí)參數異常偏小，小于設定值，是該監測點(diǎn)處于低報警。
報警：當實(shí)時(shí)參數出現異常時(shí)，相應的監測點(diǎn)通過(guò)顏色的變化，提醒操作員注意，進(jìn)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
?。?）利用歷史曲線(xiàn)查詢(xún)分析遠程模擬量的情況
利用歷史曲線(xiàn)，可隨時(shí)針對各個(gè)運行點(diǎn)的情況，結合本時(shí)間各監測點(diǎn)的數據，分析系統的運行情況，凈水器的運行狀態(tài)。
運行過(guò)程中，系統將自動(dòng)生成數據報表，并將數據報表保存在歷史數據庫中，以便隨時(shí)查詢(xún)歷史記錄。圖15所示為趨勢曲線(xiàn)界面。
圖15 趨勢曲線(xiàn)界面
?。?）報表的打印
報表打印可以根據操作員的要求，生成符合要求的系統報表，并且打印。也可以設定讓系統自動(dòng)的根據間隔的時(shí)間實(shí)時(shí)的打印報表。圖16所示為報表打印界面。
圖16 報表打印界面
?。?）系統指標
系統的數字量輸入點(diǎn)為227個(gè)
系統的數字量輸出點(diǎn)為125個(gè)
系統的模擬量輸入點(diǎn)為15個(gè)通道
系統的模擬量輸出點(diǎn)為4個(gè)通道
系統監測數據刷新時(shí)間為1秒
歷史數據的保存及報表顯示：根據硬盤(pán)存儲器的大小來(lái)決定保存的時(shí)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(diǎn)及難點(diǎn)實(shí)現
?。?） WINCC定時(shí)器問(wèn)題
在定時(shí)器的使用過(guò)程中，由于設定的定時(shí)時(shí)間是需要根據實(shí)際的工藝來(lái)調整的，為此不能在定時(shí)器中使用常量定時(shí)時(shí)間。要新建DB25數據塊，建立變量的參數時(shí)間選擇TIME數據類(lèi)型，它是一個(gè)32位的數據，T#1D_1H_1M_1S_1MS，前面是一個(gè)標準的例子，表示定時(shí)時(shí)間為1天1小時(shí)1分1秒1毫秒。使用可變參數是為了和WINCC中通訊，使得現場(chǎng)操作員可以根據當前水質(zhì)等一系列變化調整時(shí)間值，由于在WINCC中沒(méi)有TIME這個(gè)數據類(lèi)型，只能用DWORD32位整型類(lèi)型來(lái)操作，這就涉及到了兩個(gè)數據類(lèi)型的轉換的問(wèn)題。根據實(shí)際情況所得TIME中的1s=1000（DWORD型）。為了減少STEP7中數據的處理量，在WINCC中使用C腳本對數據進(jìn)行了處理。WINCC中的時(shí)間以分為單位，因此1M=1s*60=1000*60=60000（DWORD型）。
?。?） 數據網(wǎng)上發(fā)布平臺
本項目中設計了系統數據的網(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(mén)子公司提供的WINCC Web Navigator軟件開(kāi)發(fā)網(wǎng)上的數據傳送系統；二是利用Delphi軟件來(lái)開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )瀏覽系統。由于項目經(jīng)費限制，我們采取了第二種方案。通過(guò)這種方案，界面的設計，和本地化系統的集成就都掌握在設計者手中，使得最后的系統能過(guò)符合客戶(hù)的要求，人性化，易用性都比較高，而開(kāi)發(fā)成本也在控制之中。
?。?）WINCC中動(dòng)態(tài)報表的設計
在實(shí)際項目中雖然WINCC提供了變量趨勢顯示、報表功能，滿(mǎn)足了簡(jiǎn)單的歸檔數據訪(fǎng)問(wèn)要求，但不能完成該廢水處理工程項目提出的復雜數據處理要求（如：進(jìn)行有條件的查詢(xún)和打印，任意時(shí)間、任意區段的查詢(xún)等）。因此，在設計過(guò)程中對歸檔數據復雜查詢(xún)技術(shù)進(jìn)行了研究。WINCC是一個(gè)全面開(kāi)放的組態(tài)軟件，它可方便地集成標準Windows應用的對象、函數和文檔；提供了訪(fǎng)問(wèn)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(guò)標準接口（標準SQL數據庫）訪(fǎng)問(wèn)歸檔數據庫；通過(guò)DDE、OPC接口與其它Windows程序進(jìn)行數據交換。這些開(kāi)放性為自行擴展和進(jìn)一步豐富WINCC軟件的功能、解決該工程問(wèn)題提供了可能。在本項目中應用ActiveX技術(shù)實(shí)現WINCC歸檔數據復雜查詢(xún)解決該工程問(wèn)題是可行的：根據用戶(hù)對控制系統有條件查詢(xún)、打印的要求，運用Delphi設計ActiveX控件，然后在WINCC中調用該控件，最終實(shí)現WINCC不能完成的復雜歸檔數據訪(fǎng)問(wèn)任務(wù)。
圖ActiveX控件的界面
五、結束語(yǔ)
系統于2004年10月投入運行，兩年來(lái)系統運行良好，未進(jìn)行任何維修，電廠(chǎng)廢水達到了零排放，大大提高了水的利用率。
六、應用體會(huì )
在項目進(jìn)行的過(guò)程中，西門(mén)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(jìn)行提供了保證和保障。西門(mén)子的TIA理念及產(chǎn)品特點(diǎn)，著(zhù)眼于整個(gè)工廠(chǎng)的控制和管理，采用統一的數據管理、統一的編程組態(tài)平臺、統一的通訊規范和靈活的結構配置，從另一側面保證了項目的順利完成。
本項目使用了WINCC監控軟件，由于軟件優(yōu)越的開(kāi)放性，解決了項目中的監控方面的難點(diǎn)問(wèn)題，如WINCC中動(dòng)態(tài)報表的設計等功能。而統一的國際標準編程語(yǔ)言及現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應用，以及項目中軟硬件設計的模塊化，更體現了本系統的可擴展性與可維護性。
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