電廠廢水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究
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經(jīng)過設(shè)計(jì)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)提供了如下的功能：
?。?） 在線自動(dòng)監(jiān)視
系統(tǒng)可對(duì)廢水處理裝置的各項(xiàng)儀表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)視，并且生動(dòng)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(dòng)控制
系統(tǒng)可提供在線實(shí)時(shí)的對(duì)參與控制的各電動(dòng)閥門和泵的手動(dòng)控制操作。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行中需要進(jìn)行維護(hù)或執(zhí)行其它控制時(shí)，可以在線實(shí)時(shí)的對(duì)各個(gè)設(shè)備手動(dòng)的單獨(dú)控制，而不影響其它設(shè)備的正常自動(dòng)運(yùn)行。
?。?）工藝參數(shù)在線實(shí)時(shí)設(shè)定
系統(tǒng)可以提供在線的實(shí)時(shí)參數(shù)修改，當(dāng)在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)工藝需要改進(jìn)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(bào)警
系統(tǒng)可對(duì)以下故障自動(dòng)診斷，并發(fā)出預(yù)防性的報(bào)警。
報(bào)警高限：實(shí)時(shí)參數(shù)異常偏大，大于設(shè)定值，是該監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于高報(bào)警。
報(bào)警底限：實(shí)時(shí)參數(shù)異常偏小，小于設(shè)定值，是該監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于低報(bào)警。
報(bào)警：當(dāng)實(shí)時(shí)參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過顏色的變化，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(bào)警。
故障報(bào)警界面如圖14。
圖14 故障報(bào)警界面
?。?）利用歷史曲線查詢分析遠(yuǎn)程模擬量的情況
利用歷史曲線，可隨時(shí)針對(duì)各個(gè)運(yùn)行點(diǎn)的情況，結(jié)合本時(shí)間各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的運(yùn)行情況，凈水器的運(yùn)行狀態(tài)。
運(yùn)行過程中，系統(tǒng)將自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表，并將數(shù)據(jù)報(bào)表保存在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便隨時(shí)查詢歷史記錄。圖15所示為趨勢(shì)曲線界面。
圖15 趨勢(shì)曲線界面
?。?）報(bào)表的打印
報(bào)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(bào)表，并且打印。也可以設(shè)定讓系統(tǒng)自動(dòng)的根據(jù)間隔的時(shí)間實(shí)時(shí)的打印報(bào)表。圖16所示為報(bào)表打印界面。
圖16 報(bào)表打印界面
?。?）系統(tǒng)指標(biāo)
系統(tǒng)的數(shù)字量輸入點(diǎn)為227個(gè)
系統(tǒng)的數(shù)字量輸出點(diǎn)為125個(gè)
系統(tǒng)的模擬量輸入點(diǎn)為15個(gè)通道
系統(tǒng)的模擬量輸出點(diǎn)為4個(gè)通道
系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間為1秒
歷史數(shù)據(jù)的保存及報(bào)表顯示：根據(jù)硬盤存儲(chǔ)器的大小來決定保存的時(shí)間。保存的間隔為2分鐘，初步估計(jì)可以有效存儲(chǔ)13年左右。
3．項(xiàng)目亮點(diǎn)及難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)
?。?） WINCC定時(shí)器問題
在定時(shí)器的使用過程中，由于設(shè)定的定時(shí)時(shí)間是需要根據(jù)實(shí)際的工藝來調(diào)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(shù)據(jù)塊，建立變量的參數(shù)時(shí)間選擇TIME數(shù)據(jù)類型，它是一個(gè)32位的數(shù)據(jù)，T#1D_1H_1M_1S_1MS，前面是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)是為了和WINCC中通訊，使得現(xiàn)場(chǎng)操作員可以根據(jù)當(dāng)前水質(zhì)等一系列變化調(diào)整時(shí)間值，由于在WINCC中沒有TIME這個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換的問題。根據(jù)實(shí)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(duì)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)布平臺(tái)
本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)上發(fā)布平臺(tái)，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(xiàng)目經(jīng)費(fèi)限制，我們采取了第二種方案。通過這種方案，界面的設(shè)計(jì)，和本地化系統(tǒng)的集成就都掌握在設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)報(bào)表的設(shè)計(jì)
在實(shí)際項(xiàng)目中雖然WINCC提供了變量趨勢(shì)顯示、報(bào)表功能，滿足了簡(jiǎn)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(xiàng)目提出的復(fù)雜數(shù)據(jù)處理要求（如：進(jìn)行有條件的查詢和打印，任意時(shí)間、任意區(qū)段的查詢等）。因此，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)歸檔數(shù)據(jù)復(fù)雜查詢技術(shù)進(jìn)行了研究。WINCC是一個(gè)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(duì)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(duì)象；它允許通過標(biāo)準(zhǔn)接口（標(biāo)準(zhǔn)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)）訪問歸檔數(shù)據(jù)庫(kù)；通過DDE、OPC接口與其它Windows程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這些開放性為自行擴(kuò)展和進(jìn)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(xiàng)目中應(yīng)用ActiveX技術(shù)實(shí)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(duì)控制系統(tǒng)有條件查詢、打印的要求，運(yùn)用Delphi設(shè)計(jì)ActiveX控件，然后在WINCC中調(diào)用該控件，最終實(shí)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(yùn)行，兩年來系統(tǒng)運(yùn)行良好，未進(jìn)行任何維修，電廠廢水達(dá)到了零排放，大大提高了水的利用率。
六、應(yīng)用體會(huì)
在項(xiàng)目進(jìn)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(xiàng)目的順利進(jìn)行提供了保證和保障。西門子的TIA理念及產(chǎn)品特點(diǎn)，著眼于整個(gè)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(tái)、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(xiàng)目的順利完成。
本項(xiàng)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(xiàng)目中的監(jiān)控方面的難點(diǎn)問題，如WINCC中動(dòng)態(tài)報(bào)表的設(shè)計(jì)等功能。而統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編程語言及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用，以及項(xiàng)目中軟硬件設(shè)計(jì)的模塊化，更體現(xiàn)了本系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與可維護(hù)性。
評(píng)論