污水处理系统课程设计_组态王

第1章污水处理系统

污水处理系统的应用非常广泛，组态王软件集监视和控制于一体，操作方便，运行稳定，很好的实现了粮食发放、接受、测温以及粮情监控、仓储容量自动化一体管理的要求。

2.1 系统组成

为了保证系统的稳定性和可靠性，设计中采用了两级控制方案对整套污水处理系统进行监控，上位机选用两台工业控制计算机，下位机可选用硕人时代的PAC，系统构成图如下：

上位机提供一个人机交互界面，使操作人员可以通过CRT和模拟屏直观的了解现场各工艺参数及故障报警，发出相应的控制指令。大容量存储器记录历史数据。控制核心采用PAC，编程后的PAC能够按照内部程序对系统进行实时监控，程序启停现场设备。

操作人员通过上位机向PAC发出相应的控制指令后，由PAC对现场进行直接控制。此时即便上位机出现故障（如死机、掉电等），也不会影响系统的正常工作。PAC能够对现场的设备进行欲处理，此时PAC相当于工控机加PLC 的优点就表现出来了。

2.2测控方式

整套污水处理流程可有多个监控点，包括液位、PH值、溶氧、浊度、频率、泵运行状态等。各模拟量参数通过相应的变送器输出4~20mA的标准信号，通过屏蔽电缆接至PAC的AI模块。信号从PAC的AO模块通过屏蔽电缆接至相应变频器、启闭阀门。数字输入信号为24V直流电信号，通过电缆接至PAC 的DI模块。数字输出控制信号为24V直流电信号，从PAC的DO模块通过电缆接至现场设备。每台现场设备原则在其相应现地箱上输出有三个状态信号：故障、

运行/停止、手动/自动；和一个启动信号。为了使现场与PAC完全隔离，PAC所有数字量模块与现地箱中间必须加辅助继电器。所有输出信号（包括模拟量和数字量）由PAC内部程序或上位机指令控制。

2.4 系统功能

运行方式：自动运行和手动操作结合，实现自动粮情监测，粮食通风、冷却自动化。

用户界面：系统提供友好界面和方便易用的控制和在线帮助。

实时监控：动态自动作业监控流程，动态显示流程画面、自动控制设备的开关、温度、压力、速度等相关参数。

报警功能：系统有自动报警功能，并能记录故障时间、原因等信息。

打印输出：系统能定时或实施打印故障信息、系统运行信息、操作员操作等信息。

保存数据：系统具有自动保存数据和与其它应用程序交换数据的功能，可以和各种粮食数据管理系统软件进行数据交换，使储运监控和信息管理有机的结合在一起。

在线帮助：系统提供在线帮助信息，操作员遇到问题能及时得到帮助和指导。

第3章系统实施

3.1 设备配置

设备配置就是完成组态王与PLC之间的设置。组态王可读取PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个粮食储备运发放系统的运行情况、包括运送带方向、泵阀的开/关状态等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警画面，向PLC发出相应动作指令，保存并记忆故障发生的时间、方位和原因等原始数据，还可根据客户需求保存历史数据、定时、实时打印数据。

组态王依靠大量的设备驱动可以支持几百上千种PLC和仪表驱动，使用户的硬件选型具有相当大的选择空间，而且这些驱动都是经过实际工程验证，完全符合实际应用要求的驱动产品，完全免费提供给用户使用。本次采用的较为常见的PLC产品，只需简单配置即可实现组态王和PLC设备的通讯，如图2。

图2组态王与PLC的连接

3.2 图形界面的设计

图3 组态王中作图截图

组态王可读取PLC 监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个粮食储存运发放系统的运行情况、包括运送带方向、泵阀的开/关状态等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警

画面，向PLC发出相应动作指令，保存并记忆故障发生的时间、方位和原因等原始数据，还可根据客户需求保存历史数据、定时、实时打印数据。

3.3 定义数据变量

数据可以描述工控对象属性，数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。

组态王定义的各种数据变量读取现场PLC的实时数据，为界面的动画连接提供数据源，软件还提供实时数据和历史数据两种方式进行数据的查询、分析。对于定义了报警限值的数据，一旦发生报警，系统将自动弹出报警窗口，及时提示操作人员详尽的报警信息及处理办法。组态软件还支持和关系型数据库（如ACCESS、SQL SERVER和ORACLE）实现数据存储，可以方便进行查询、插入、删除等操作，对于用户定制自己特殊的数据表格提供了很大的方便。数据变量的定义直接影响到整个系统的功能和可靠性。是系统开发十分重要的环节。

变量的基本类型共有两类：内存变量、I/O变量。IO变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，如下位机数据采集设备（如PLC、仪表等）或其它应用程序（如DDE、OPC服务器等）。这种数据交换是双向的、动态的，就是说：在“组态王”系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会自动写入下位机或其它应用程序；每当下位机或应用程序中的值改变时，“组态王”系统中的变量值也会自动更新。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如“反应罐液位”、“电源开关”等变量，都需要设置成“I/O变量”。

内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也不需要从下位机得到数据、只在“组态王”内需要的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。

图4在组态王中定义变量

3.5 运行调试

运行调试是为了检查组态画面与实际粮食储备运发放系统系统的双向通讯功能，检验实际的控制效果。运行调试期间，除了调试系统以满足工艺要求外，还要对系统测试以保证日后安全可靠地运行。按照流程，需要将系统所有功能都逐一测试，对于关键的运行参数进行记录备案，这也是系统交工必不可少的一部分。

系统通过安全稳定的试运行阶段，将进入正式运行。试运行时间依据系统规模和甲方要求不等。正式投入运行的系统具有：

－友好人机界面、动态显示工作流程；

－安全可靠、容错性强，系统具备自动的互锁控制，超限报警和误操作保护等功能；

－完整的数据记录，灵活的数据查询和曲线分析功能；

－合理的用户权限，防止非法和误操作。

第4章总结

通过这次实习我熟练的掌握了组态王的应用，也了解到了污水处理的各个过程。

组态王系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。

3.在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面:

(1)图形,是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。

(2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。

(3)连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。

从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必需经过人工强化处理的场所。一般分为城市集中污水处理厂和各污染源分散污水处理厂，处理后排入水体或城市管道。有时为了回收循环利用废水资源，需要提高处理后出水水质时则需建设污水回用或循环利用污水处理厂。处理厂的处理工艺流程是有各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的，包括各种物理法、化学法和生物法，要求技术先进，经济合理，费用最省系统实现了实时监控、故障报警、历史数据的存储和查询、报表的显示和打印等多项功能，且用户界面操作良好，易于学习。系统具有良好的通用性、可扩展性和可维护性。通过以上设计可使，大大降低了工人的劳动强度，提高了管理水平。该系统为城市污水处理全自动化设计提供了极好的物质参考

参考文献

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