浅析WinCC污水监控系统在污水处理中的应用

王彪 姜大洋

摘 要：文章主要对现代污水处理技术中有关WinCC污水监控系统进行了介绍，通过结合实际中所应用的Profibus-DP技术同WinCC组态软件相互配合，现代的污水处理监控系统变得更加完善。文章分别从系统构成、软件的设计以及开发等方面对该监控系统进行了分析论述。

关键词：WinCC；污水处理；监控系统

1 引言

随着城市的发展，污水处理已经成为了当代城市建设必备的技术，而污水处理厂的基础建设也是城市发展的基础保障，由于污水处理厂的结构具有一定的特殊性，并且，其设备的分布以及技术的应用需要自动化程度更高且更加人性化的控制系统，文章便着重对该系统进行了介绍。

某污水处理厂引进了生物反应一体化污水处理设备用作污水处理，该污水厂规划污水处理规模为5万吨/日，从自动化以及优化运行的角度出发，该污水处理厂为了提升工艺水平，并减少相关工作人员的劳动强度，减少维护工作量，发挥出处理厂环保效益以及社会效益。该厂采用了西门子S7-300控制器以及WinCC作为监控软件共同开发了污水监控的新型系统。

2 污水处理监控系统的主要构成

污水处理厂大多需要加大的空间，因此占地面积较大，并且设备所处位置较为分散，由于水处理环境导致空气中水分含量较大，因此厂中控制系统在设计上多采用分散控制集中监测的自控系统。其系统控制形式主要采用了PLC+PC分级分布式，采用该形式的系统能够对所有环节的工况进行实时监控，而工艺控制的自动化则是通过就地单控原则予以实现。

在污水处理厂的监控系统中设立四个控制站，设置位置分别在消毒池、生物反应池以及提升泵房和鼓风机房旁。

1号PLC控制站对中水间以及消毒池进行控制；2号控制站则是对排水泵以及细格栅以及提升泵房、粗格栅和沉砂池予以控制；3号PLC控制站则对鼓风机房进行控制；4号控制站则主要控制脱水机房以及生物反应池。而不同的控制站之间则是由Profibus-DP 总线连接，同中控室计算机连接，控制站的系统使用的设备为西门子公司的S7-300系列的产品。而控制系统对现场所有电器设备的监控以及现场设备仪表的控制全部通过本站的仪表箱以及电气柜进行，而中心计算机则是对所有PLC站进行监控，针对其仪表状态以及设备运行情况予以监控，另外需要为上位网络的信息交换预留接口。

3 设计开发系统软件

该系统所采用的系统软件为组态WinCC软件，软件开发主体为专业软件公司，并且经过稳定性测试，具有较高的可靠性以及实时性，能够适用于广泛的范围中，且人机交互界面便捷，应用该种组态软件构成监控系统，只需要对驱动程序予以变更，便可以适应厂家不同的硬件设备；并且该种组态软件无论在图形功能、组态功能还是数据点管理上都较为强大，并且其通讯功能也十分方便；此外其下位机CPU和变成工具均与WinCC产自统一公司，并且其组态软件的驱动软件同样由S7-300提供，因此使得PLC同监控计算机之间较容易连接。

WinCC作为工控组态软件，其人机界面具有高集成性，且监控管理系统具有综合性。在工业生产中，其能够对信息进行及时的归档，且提供的图形显示更加适用于生产，另外系统提供的报表更为实用。WinCC的实用性还体现在过程耦合的高性能、画面更新以及数据的可靠性上。此外WinCC为方便用户还提供较为实用的开放界面，用于集成归档数据的访问。WinCC能够提供各种驱动软件用于PLC的驱动，因此WinCC在连接时能够直接应用STEP7的变量表，这使得上位计算机同PLC之间的连接更为容易。 WinCC主要由通讯、控制、变量以及报表和图形五个组态共同组成。系统通过将和同业现场相关的描述从计算机中读取出来，并根据用户的实际要求，同组态系统中具有监控功能的模块进行链接，并生成最终针对特定现场以及用户需求的监控系统，从而控制管理现场的实际运行状况。根据以上要求，结合实际的应用，以下便对污水处理厂所应用的监控系统中所遇到的一些典型画面做出简要的论述。

3.1 设备控制窗口显示画面介绍。以保证能够设备操作的安全性为目标，由于设备的运行状态为自动运行，因此对设备的远程控制需要进行加密。若是需要操作设备，则必须在操作前在弹出的窗口中输入正确的密码，只有密码匹配正确才能继续设备的操作，若是没有密码或者密码输入错误，那么仅能对设备的运行状态进行查看，而不能予以操作。

3.2 主画面介绍。启动中控室的设备监控软件后，会首先进入污水处理厂的布局图画面，并在界面上显示出连接其他画面的按钮。

3.3 系统流程图画面介绍。 污水控制系统的整体流程， 形象的显示设备的运行状态、仪表读数， 单击流程图中各个PLC 站的按钮即可进入对应PLC 站的显示画面。PLC 分站画面： 显示分站各设备的运行状态， 仪表读数、双击画面中的设备图标就会弹出对应设备的控制窗口画面。

3.4 报警画面介绍。 可以同时显示所有PLC 站的故障报警信息， 显示的故障报警信息可选择， 单击不同的PLC站按钮， 就显示对应PLC 站的报警信息。

3.5 参数管理画面介绍。显示控制系统运行的工艺参数和仪表读数。

3.6 工艺参数设定画面介绍。 设定反应池的工艺参数， 当然只有一定操作权限的工艺人员才能进行工艺参数设定并发送工艺参数到相应的PLC 站， 此功能使更改工艺参数更加灵活方便， 工艺人员可以根据运行的实际效果输入最佳的工艺参数。

3.7 趋势图画面介绍。该画面主要用于显示一段时间内，现场仪表示数产生的变化趋势，而该变化趋势所表现出的设备运行状态是进行监控管理的重要依据，因此需要对现场仪表所显示的相关度数予以归档，并且归档位置为变量记录。

3.8 运行时间画面介绍。该画面的作用是用于显示设备运行的总时间，并对设备的累计时间进行监控，保证其不会超过系统设定时间，主要对设备的已运行时间进行显示，且能够对最长设备运行时间进行设定，并在超时时发出及时的警报信号。

3.9 报表管理画面介绍。该报表画面则是用来对不同时间系统的报表，包括日报表和月报表以及年报表进行查询，且除了查询功能，通过报表管理画面还能够对所查询浏览的报表进行打印和操作处理。

4 结束语

通用性是WinCC所具备的优势，其能够对所有安装了Windows系统的专用计算机以及通用计算机进行组态并运行，并且在进行组态的过程中能够所有对被组态对象的组态操作予以灵活展现。由于该监控系统基于WinCC运行，因此能够在污水处理的过程中实现重要数据的记录存档以及显示和打印功能，此类功能的实现为设备的故障实时诊断提供了可靠依据，并且能够更加灵活便捷的修改运行工艺。该监控系统一年的试运行中，状态良好，且运行效果能够符合设计的标准要求。

参考文献

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