基于WINCC环境下的循环水监控系统

苏鸿敏

（马鞍山钢铁股份有限公司轮轴事业部，安徽马鞍山 243000）

1 设计背景

工业生产过程中产生大量废热，需及时用传热介质将其转移到自然环境中，以保证生产过程正常运行。由于天然水具有优良的热传递性能且费用低廉，资源丰富而被用作工业废热的传热介质，在工业生产中称为冷却水，工业冷却水在各国都是工业水最大用户，除升高温度外冷却水的理化性质无甚显著变化，若采取适当降温措施，使之形成循环回用系统，是节约工业用水的重要途径,由此并产生了循环水系统。该工厂的循环水系统一直都是利用人工每1小时对现场进行巡查，查看并记录当前的水位、水泵的工作状况及回水温度。本文设计一套基于WINCC环境下的循环水监控系统，来实现上述的缺点和不足之处，达到现场无人值守，提高劳动效率，同时具有很高的可靠性和灵活性。

2 系统硬件构造

循环水自动控制系统采用分布式结构。包括现场控制站和远程控制站两部分组成，现场控制站主要含有PLC控制系统，水泵动力系统，网络传输系统及信号采集系统。远程控制站组成上就相对简单一点，主要包含上位机监控系统及网络传输系统。主要结构如图1所示

图1 监控主要构图

本文使用4台单级双吸中开离心泵作为主泵（型号：HS200-150-450B），并配套4台110KW异步电动机拖动水泵，二用二备的设计，冷却系统采用3台冷却风机，并配套3台15KW异步电动机拖动，二用一备的设计。

控制系统采用西门子s7-300可编程控制器及流量、温度、水压、水位等各类传感器组成，通过网络传输系统将数据实时传输给上位机监控系统Wincc使用，动态的现实蓄水池的水位，回水管的水温，出水管的压力、流量以及补水管的流量等。

3 系统软件设计

系统采用西门子公司的工业组态软件Wincc设计人机界面，可以实现以下功能。

1)系统根据冷水井中的水位，自动实现冷水井补水排水功能。

2)系统根据回水的温度，自动实现冷却塔电机的启停，降低循环水的温度。

3)系统可以通过远程上位机判断各水泵的投切状态，并同时实现远程控制水泵启停。

4)实时数据检测，通过远程上位机监控各水泵的运行情况及电机的主要参数。

5)安全稳定的控制系统，能24 h稳定运行，易于操作，动画效果美观大方，动态显示设备及循环水的流动情况。

3.1 画面的主题介绍

人机界面系统主要分为两部门，第一部分：四台主泵及三台冷却泵的监控画面设计；第二部分：冷水井及给出水温、水量的监视画面设计。如图2所示。每台泵有独立控制单元，既可以本地操作也可以远程启停。同时设计主泵的运行电流，可以时刻关注各主泵电机的运行情况。主泵显示绿色表示启动；显示红色表示主泵有停止，灰色表示不满足启动条件。冷却风机基本设计同主泵，启停相互独立、根据回水温度自动启停风机。冷水井设有水位、水温检测，并设有高限、底限报警提示操作工。同时设置了用户权限功能。

图2 画面布局

3.2 设计过程中遇到的问题

问题一：在安装wincc软件时反复要求重启，重启后仍要求重启。

解决方法：开始--运行--输入 regedit--HKEY_LOCAL_MACHINE--System--CurrentcontrolSet--Control--Session Manager--PendingFile－Name?operations中的PendingFileNameoperations删除再进行安装就可以了。

问题二：当一个Wincc项目，从一台计算机移植到另外一台计算机上时可能出现无法运行的问题。

解决方法：只要将服务器的名称改为计算机名称就可以解决问题。

问题三：网络ping是通的，但是Wincc就是与PLC无法建立连接。

解决方法：(1)检查你的TCP/IP的网卡选择是不是正确，此方法针对双网卡的计算机。

(2)检查Wincc的底层通讯协议SIMATIC NET PC Software安装的是否正确，底层通讯协议分为32位和64位，你要按照你的操作系统的来选择32位还是64位的。

问题四：在试运行阶段，在自动情况下，2台泵正常工作情况下，第三台泵频繁的启动停止。

解决方法：通过查看程序，发现水泵的自动投切功能仅受总管水压控制，加入总管流量控制后解决问题。如图3所示。

图3 水泵自动投切控制程序

问题五：生产方反应，常有在使用循环水进行淬火时，淬火池内漂浮一层油污。影响淬火的质量。

解决方法：经现场调研及检查，发现从压机回冷水井的循环水管中常常带有大量的漂浮液压油。找到问题后分析，油的比重比水轻，可以定时向冷水井注水，让表面漂浮的油通过溢流管流出。对补水流量的检测，每10 min冷水井水位可以上升3 cm，基本可以满足将油污排除。故在PLC中设计当每运行2 h，补水阀打开补水10 min。如图4所示。

问题六：在调试阶段，本地操作箱和画面操作冲突。

解决方法：通过查看程序，设置了本地操作箱优先选择权，当某泵本地操作箱切换到本地操作时，该泵在画面上显示灰色， 并提示目前无操作权限，该设计同时也保障了现场检修人员的安全。

图4 自动补水程序

问题七：显示的“输出/输入域”的显示跟不上实际的有偏差。

解决方法：在设置“输出/输入域”的变量变化的更新周期中可能选择时间较长了，可以将变量变化的更新周期设置成“有变化时”。

4 总结与展望

4.1 工作总结

本文设计的循环水监控系统，实现了对现场所有主泵、冷却风机、流量、压力、水位的监视与控制，能够做到泵房无人值守、24 h安全平稳的运行，并完成对每台主泵的运行参数进行实时监视，同时实现了远程监控冷水井水位、水温功能。

4.2 需要进一步改进的地方

（1）设计不够完善之一，没有设置通讯状态监控的部分。

（2）设计不够完善之二，没有设置报警记录查询功能。