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摘要：以WINCC软件作为基础的数据存储系统，将污水处理各处理单元模拟在中央控制室上位机上，生产运行参数实时数据及历史数据可随时调阅并列表显示。本文以某污水处理厂数据采集存储系统为例，阐述该系统在实际生产中的运作、归纳总结并提出建议。
关键词：PLC，WINCC，数据存储，参数调阅
前言：我国城市和农村建设发展速度不断加快，污水处理是作为城市基础设施建设的重要关节之一，国家不断加强对污水处理厂出水水质的把控措施，给现今污水处理厂的连续稳定运行提出了更高的要求。然而，污水处理厂现场设备、仪表种类多，数量大，PLC控制系统是保证生产运行的重要手段，运行操作人员可通过该系统直观、快捷的了解现场设备及仪表的运行情况，合理调整各工艺环节参数，确保出水水质稳定达标。污水处理厂控制系统主要由中央控制室微机（上位机）和现场PLC终端（下位机）两级组成[1]，通过以太网传输现场采集的各项数据显示在上位机上，数据存储系统以PLC作为载体，数据基于WINCC软件。本文以一座日处理量为24万m3的污水处理厂中央控制室上位机数据采集存储系统为例，阐述该系统在生产运行中的实际运作，归纳总结并提出有关建议，为推广该系统在污水处理厂中的应用提供参考依据。
1 污水处理工艺
设备的现场可编程控制器，分布在污水处理厂中不同位置，与I/O相连，PLC通过输入和输出控制信号对其进行控制量采集和控制，上位机和现场可编程控制器之间则借助PLC通信网络来交换数据[2]，从而实现全厂设备的监控。
2各处理单元控制系统构成
2.1 PLC站的组成
PLC1站监控进水液位（栅前、栅后），粗格栅开关量，皮带输送机开关量，提升泵开关量，进、出水阀门开关量，泵出口压力，泵运行电流，细格栅开关量；
PLC2站监控一期浓缩池阀门信号，一期平流沉淀池上各设备信号；
PLC3站监控鼓风机所有实时数据，生物池搅拌器及推进器开关量，内循环泵开关量，缺氧池DO，好氧池DO，MLSS及厌氧池ORP仪表数据；
PLC4站监控离心脱水机进泥量，进药量，开关量，螺旋输送机开关量及污泥回流量，剩余污泥量；
PLC5站监控二沉池进水及出泥阀门开关量、二沉池刮吸泥机开关量、回流泵房液位计、污泥浓度计、剩余污泥泵及回流污泥泵开关量、阀门开关量；
PLC6站监控加药车间投加泵、搅拌器开关量；
PLC7站监控回用水蓄水池液位，进水流量，反冲洗泵开关量，供水泵开关量。
例PLC3站：此站由1个CPU模块，3个电源模块，2个接口模块，3个AI模块，9个DI模块及3个DO模块组成。
2.3 控制方式
①手动控制方式：通过就地控制箱或MCC上的按钮实现对设备的启停操作。如生物池推进器、污泥回流泵等。
②变频控制方式：即远程手动控制方式。中控室运行操作人员通过上位机的监控画面用鼠标来控制现场设备运行频率。
2.4 通讯网络
此系统中央控制室和PLC站之间数据通讯采用高速实时工业以太网，网络结构为环形，传输介质为光纤，通讯速率为100Mbps，主要以光以交换的方式传输。
操作站与现场PLC控制站、生产调度系统进行数据通讯和信息交换。采用允许多个网络同时存在，可传输音频及视频信号的宽带网通讯。在通讯功能中设置密码保护，对各级操作都设置授权限制。
采集各个工段的工艺参数、设备运行状态信息（其运行状态的颜色标注参照有关标准）及电气参数。
监控系统还包括对整个厂区监控系统的管理，数据计算和处理，数据库管理、在线及离线计算功能，各图表、曲线的生成，事故、故障信号的分析处理。
2.5 软件
中央控制室上位机主要使用WINCC7.0版本软件，来编译界面及各种数据显示，报表系统等。WINCC7.0版本生动的三维立体界面能更形象直观的显示出工艺流程及设备的状态。
3数据存储系统组成
中控室上位机WINCC系统在污水厂自控系统中属管理层，根据监控管理层在整个系统中所起的作用，其主要具备管理、监视、操作控制、系统组态、数据通信四大类主要功能。
3.1 数据采集
存储的数据来源取自WINCC7.0自带的SQL Server数据库，如工艺参数和设备巡检，它们相对应于业务功能模块里面的工艺参数数据和设备巡检数据。
3.2 界面分布
3.2.1第一类：过程状态显示画面。其主要包括区域显示、总貌显示、组貌显示、回路显示、梯形图显示、时间图显示、快速调用显示、报警状态显示。
监控系统画面由根据厂区工艺情况组成现场工艺图，具有图形显示、数据存储、厂区设备运行情况监视、发操作控制指令、作定值切换、设定与变更工作方式，同时可对厂区设备故障和仪表超限值进行实时报警，将设备的运行参数及仪表数据进行记录，并形成趋势图形进行显示。
监控系统将上级监管部门核查项目作专项列出，按上级监管部门核查要求将所需的各类数据进行单独数据记录，并排显示，定时存储，定时备份，以满足环保核查的各类需要。
3.3 功能描述
管理、监视功能：操作站两台主工业控制上位机长期冗余在线工作，定时检测各现场PLC控制站采集的数据，对各工艺参数、动力及变配电设备的运行实时显示、记录、存储、打印、事故报警等工作。
操作控制功能：在基于图形和菜单的形式上，操作人员在操作站通过键盘或鼠标下达有关指令或信息，开/停或调整设备的工作状态。
系统组态功能：用户不需编程就能方便地选择控制方式、构成控制系统、绘制显示图表、建立数据库等生产所需的应用软件及帮助软件。
经过系统组态后，只要把生成的应用软件向下传送到各相关现场PLC控制站，就可以具体实施。组态的应用软件能在线重新组态而不影响系统的连续正常工作。
存储及历史数据调阅功能：WINCC7.0数据库，能实时的采集到所有在线数据，并进行5分钟一次的存储功能，并能调阅历史曲线及实时曲线，通过采集WINCC数据库内数据，形成完整的生产用报表。
3.3.1生产数据报表系统
生产数据形成报表系统为每小时采集一次，均有报表系统自动采集WINCC数据库中数据自动生产，这些数据具有很高的可靠性及真实性，对日常分析生产工艺的调度起到很大的作用。
此系统存储量大，数据均保存完整，查阅方便，可以随时调用需要查询的某一日期的生产数据，还可以查询每月月报及年报。
3.3.2巡检数据报表系统
该系统的数据采集机制与生产数据报表系统基本一致，对生产中当前正在使用的设备进行记录，开启为1，关闭或者故障为0，可以完整的记录生产设备的台时数，为设备检修周期提供依据，为污水处理厂设备正常运转提供数据支持。
3.3.3历史曲线的调阅
数据的历史曲线是更为直观的反应出某一周期内生产数据的波动情况对水质数据的影响。
时间选择：可以选着所有周期内的数据，例如一天、一月、一年或者按照自己定义的日期间隔来选着想要查看的数据。
实时曲线的调阅：实时曲线的调阅是监测当前生产数据的稳定性，也可以选取单条或者多条曲线同时在线监测。
3.4 功能完善
基于污水处理厂各工艺环节控制参数的存储，通过大量数据可分析得出各生产单元最佳控制参数，若进一步改造并完善设备运行及PLC之间的联动机制，形成一套高自动化的闭环控制单元，可实现系统自动控制并调节工艺运行，全面提高污水处理厂的自动化水平。
4 结束语
近年来，随着城市的快速发展，污水处理厂是污水治理中的重要环节，为提高污水处理效率，PLC及其存储系统是污水处理厂的核心控制环节，同时也是提高运行效率、安全生产效果，提升运行管理水平的重要措施手段。基于WINCC软件的存储系统可实现污水处理厂各工艺构筑物动态3D模拟，历史数据、实时数据监测，报警及数据整理、图表显示等一系列功能，该系统的构建对减轻劳动强度、提高生产效率具有积极的意义，有望成为污水处理主流监控系统的发展方向。
参考文献：
[1] 宏顺亲，曹阳，康健.PLC控制系统污水处理厂中的应用.城市建设理论研究，2012，33.
[2] 李忆，张菊娜.污水处理工程中的自动控制系统[J].漳州师范学院学报, 2006, 1:54-58.
论文作者:陈琳凤,何雯茵,杜旻,吴鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/14
标签：数据论文; 污水处理论文; 系统论文; 设备论文; 上位论文; 在线论文; 实时论文; 《基层建设》2017年第8期论文;