3.3城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

3.3.1上位機(jī)組態(tài)軟件

上位機(jī)主要給用戶提供設(shè)備遠(yuǎn)程操控和數(shù)據(jù)顯示的界面，在集散控制系統(tǒng)中充當(dāng)遠(yuǎn)程虛擬管理員的角色卦溢，是自動控制系統(tǒng)的可視化部分煌妈，完成人機(jī)信息交互纹安。上位機(jī)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)上位機(jī)與底層設(shè)備的數(shù)據(jù)绍弟、指令傳輸赢笨，完成對現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的無人監(jiān)控蔽午，大大提高了生產(chǎn)效率和可靠性应狱。本課題中，選用GE的上位機(jī)組態(tài)軟件IFIX6.x來進(jìn)行監(jiān)控界面的設(shè)計祠丝，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化。

3.3.2IFIX組態(tài)軟件

上位機(jī)軟件由控制設(shè)備廠商自行開發(fā)除嘹，用于顯示系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備運. 行狀態(tài)写半，是控制系統(tǒng)監(jiān)控界面的開發(fā)平臺。國內(nèi)外專業(yè)組態(tài)軟件主要有:美國Wonderware公司的InTouch尉咕、通用電氣公司(GE) 的IFIX叠蝇、澳大利亞悉雅特公司的Citect、艾斯苯公司的InfoPlus年缎、德國西門子公司的Wincc等悔捶。在GE公司的IFIX組態(tài)軟件中，Intellution提供給用戶強(qiáng)大的組態(tài)功能单芜，將FIX原有的腳本語言改為VBA (Visual Basic For Application)蜕该，并且在內(nèi)部集成了微軟的VBA腳本語言開發(fā)環(huán)境。為了解決系統(tǒng)兼容的問題,軟件提供了FIXDesktop程序洲鸠，用戶可以直接在其中運行IFIX程序堂淡，并且軟件與Microsoft的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)完成了良好的集成馋缅，與其他組態(tài)軟件相比，IFIX 主要有以下幾個優(yōu)點:

[if !supportLists]（1）[endif]易于集成和擴(kuò)展绢淀。使用形象直觀的圖符工具萤悴，用戶可以迅速上手，創(chuàng)建自控系統(tǒng)的監(jiān)控畫面皆的。軟件特有的靈活性覆履，便于系統(tǒng)的集成和升級。

[if !supportLists]（2）[endif]分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)费薄。IFIX提供系統(tǒng)分布式硝全、C/S、B/S 架構(gòu)义锥，提高控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性柳沙。無論是客戶端還是主機(jī)都可運行在單一計算機(jī)，或是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的分布式多客戶端和多主機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)拌倍，軟件都能保證其優(yōu)異的性能赂鲤。

[if !supportLists]（3）[endif]SCADA服務(wù)器。IFIX能夠關(guān)聯(lián)到物理I/O點柱恤，直接從設(shè)備上采集數(shù)據(jù), 支持用戶在線添加數(shù)據(jù)功能塊数初，這是區(qū)別于其他組態(tài)軟件的一個地方。

[if !supportLists]（4）[endif]IclientTS 是具有Iclient功能的瘦客戶端梗顺，它采用了微軟的Windows 2000終端服務(wù)技術(shù)泡孩。通過系統(tǒng)VBA腳本和ActiveX 控件，系統(tǒng)可以訪問系統(tǒng)中任意SCADA服務(wù)器的數(shù)據(jù)寺谤。

[if !supportLists]（5）[endif]IFIX分布式仑鸥、客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，便于用戶靈活構(gòu)造服務(wù)器和客戶端变屁。網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)采集都是通過SCADA節(jié)點標(biāo)簽名眼俊、數(shù)據(jù)域和數(shù)據(jù)I/O地址來判別。

正是基于上述優(yōu)點和生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況粟关，本課題選用通用電氣的組態(tài)軟件IFIX來作為上位機(jī)監(jiān)控界面的設(shè)計平臺疮胖，采用IFIX的GE 9驅(qū)動來實進(jìn)行SCADA組態(tài)。

3.3.3系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計

根據(jù)上位機(jī)友好界面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)闷板，本課題中系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計參考如下:

1澎灸、所有界面都選擇淡藍(lán)色作為背景色，讓現(xiàn)場操作人員不會因長時間工作引起視覺疲勞遮晚。

2性昭、界面上所有設(shè)備和信號指示燈都采用三種顏色來顯示，其中紅色代表關(guān)閉狀態(tài)鹏漆，綠色代表運行狀態(tài)巩梢，黃色代表設(shè)備故障创泄，方便操作人員及時區(qū)分設(shè)備的工作狀態(tài)。

3括蝠、監(jiān)控界面采用分層設(shè)計鞠抑，分為系統(tǒng)主界面和過程界面，單擊過程界面上設(shè)備圖標(biāo)忌警，能夠彈出該設(shè)置操作按鈕供操作人員操作搁拙，簡單快捷。

4法绵、界面所有按鈕都采用凸起效果,在操作過程中很能容易區(qū)分按鈕是否按下箕速，適當(dāng)采取動畫效果，方便操作人員更加直觀的觀察設(shè)備運行狀態(tài)朋譬。

[if !supportLists]（1）[endif]總體流程圖

總體流程圖是登錄后的主界面盐茎，它主要是反應(yīng)了生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備大概分布和性產(chǎn)工藝流程，方便工作人員的操作徙赢，總體流程圖實現(xiàn)的功能如下:

①通過總體流程圖界面頂部的標(biāo)簽按鈕進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控界面的更換字柠。

②通過總體流程圖了解生產(chǎn)現(xiàn)場各生產(chǎn)區(qū)域設(shè)備運行情況，方便工作人員在盡早處理各個報警消息狡赐。

③通過雙擊畫面上的各個設(shè)備圖標(biāo)窑业，可以進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)備運行監(jiān)控操作畫面。

其中枕屉，本課題的系統(tǒng)整個工藝過程如下所示:

圖6-1健康城污水處理廠工藝過程系統(tǒng)圖

(2）預(yù)處理界面

預(yù)處理界面主要是為了實現(xiàn)對預(yù)處理區(qū)設(shè)備的監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作常柄，其中主要包括粗格柵機(jī)、細(xì)格柵機(jī)搀擂、膜格柵機(jī)西潘、沉淀池、污水提升泵機(jī)等哨颂。上述設(shè)備運行情況的監(jiān)控秸架，主要實現(xiàn)的功能有:

（1）[endif]當(dāng)操作員進(jìn)入預(yù)處理界面后，可以控制預(yù)處理區(qū)設(shè)備的啟停操作咆蒿，在進(jìn)入監(jiān)控界面時設(shè)備的顏色代表目前設(shè)備的運行狀態(tài)，點擊設(shè)備對應(yīng)的圖標(biāo)會彈出設(shè)備操作按鈕蚂子，實現(xiàn)預(yù)處理區(qū)設(shè)備的啟動和停止沃测。

（2）[endif]當(dāng)普通人員進(jìn)入預(yù)處理界面后，只能觀測現(xiàn)場設(shè)備運行情況及儀表數(shù)據(jù)食茎，使用具有相應(yīng)授權(quán)的用戶名和登錄密碼后蒂破，方能對設(shè)備進(jìn)行啟停控制别渔。

（3）[endif]預(yù)處理界面頂端的按鈕附迷，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控畫面的轉(zhuǎn)換惧互，但同樣需要在具有授權(quán)的條件下才能進(jìn)行操作。

預(yù)處理區(qū)系統(tǒng)監(jiān)控界面如下所示:

?圖6-3膜格柵及旋流沉沙監(jiān)控界面

（3）MBR生化池界面

生化池和膜池是本課題污水處理工藝的重點區(qū)域喇伯，生化池監(jiān)控界面主要監(jiān)控對象是好氧區(qū)曝氣所需的鼓風(fēng)機(jī)及其相關(guān)設(shè)備和儀表參數(shù)喊儡，因為生化池設(shè)備和結(jié)構(gòu)都是一樣，以其中1#生化池為例來進(jìn)行簡單介紹稻据。生化池監(jiān)控界面中設(shè)備主要包括鼓風(fēng)機(jī)艾猜、污泥泵、污泥回流泵捻悯、PH計匆赃、溶解氧濃度計、液位計等今缚，生化池監(jiān)控界面實現(xiàn)的主要功能如下：

（1）?[endif]對生化池中設(shè)備的運行狀況進(jìn)行監(jiān)控。

（2）?[endif]可以根據(jù)MBR工藝要求事期，對生化池單個設(shè)備的啟停進(jìn)行單獨控制。

（3）?[endif]單擊生化池設(shè)備圖框，可以彈出生化池設(shè)備的啟停按鈕和遠(yuǎn)程/就地按鈕和|設(shè)備運行相關(guān)參數(shù)信息，實現(xiàn)遠(yuǎn)程與就地操作的轉(zhuǎn)換。

（4）?[endif]單擊生化池監(jiān)控界面頂部的按鈕，可以實現(xiàn)廠區(qū)各個監(jiān)控界面之間的切換，單擊相應(yīng)按鈕可實現(xiàn)2個生化池監(jiān)控界面之間的切換乃摹。

其中系統(tǒng)生化池監(jiān)控界面如下圖所示:

圖6-4生化池監(jiān)控界面

（4）MBR膜池界面

膜池監(jiān)控界面主要監(jiān)控對象是膜系統(tǒng)設(shè)備其相關(guān)設(shè)備和儀表參數(shù)，以其中1#膜池為例來進(jìn)行簡單介紹。膜池監(jiān)控界面中設(shè)備包括產(chǎn)水泵抵皱、反洗泵、排空泵、剩余污泥泵位衩、壓縮空氣及真空管路系統(tǒng)等僚祷，生化池監(jiān)控界面實現(xiàn)的主要功能如下：

[if !supportLists]（1）?[endif]對膜池中設(shè)備的運行狀況進(jìn)行監(jiān)控。

[if !supportLists]（2）?[endif]可以根據(jù)MBR工藝要求贮缕，對膜池單個設(shè)備的啟停進(jìn)行單獨控制久妆。

[if !supportLists]（1）?[endif]單擊膜池設(shè)備圖框，可以彈出膜池設(shè)備的啟停按鈕和遠(yuǎn)程/就地按鈕和|設(shè)備運行相關(guān)參數(shù)信息跷睦，實現(xiàn)遠(yuǎn)程與就地操作的轉(zhuǎn)換。

[if !supportLists]（2）?[endif]單擊膜池監(jiān)控界面頂部的按鈕肋演，可以實現(xiàn)廠區(qū)各個監(jiān)控界面之間的切換抑诸，單擊相應(yīng)按鈕可實現(xiàn)2個膜池監(jiān)控界面之間的切換烂琴。

其中系統(tǒng)膜池監(jiān)控界面如下圖所示：

?? 圖6-4膜池監(jiān)控界面

圖6-5膜池參數(shù)監(jiān)控界面

3.4系統(tǒng)運行結(jié)果

在系統(tǒng)調(diào)試完成后，在保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下蜕乡，確定了本系統(tǒng)的工藝參數(shù)和控制運行條件奸绷，使得該污水處理系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行。在本污水處理系統(tǒng)中层玲，設(shè)計的污水進(jìn)号醉、實際出水水質(zhì)和排放指標(biāo)如下：

名稱BOD5CODCrSSNH4+-NT-NTP

進(jìn)水（mg/L）14025022030355

出水（mg/L）1040102150.4

處理程度（%）92.8849593.357.192

本控制系統(tǒng)自設(shè)計、安裝完成之后辛块，先后進(jìn)行了工藝過程畔派、控制設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)和軟件的一系列調(diào)試工作润绵，并確定了系統(tǒng)運行的工藝參數(shù)线椰，使得系統(tǒng)能夠達(dá)到設(shè)計目標(biāo)穩(wěn)定運行，從試運行的結(jié)果來看尘盼，本控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

1憨愉、污水處理工藝選擇得當(dāng)，處理水質(zhì)效果好卿捎，高于國家出水指標(biāo)配紫。

2、監(jiān)控及控制系統(tǒng)功能完善午阵，選用的控制設(shè)備質(zhì)量達(dá)標(biāo)躺孝，平均故障率低，軟件編程靈活趟庄，控制站點通訊能力強(qiáng)括细，提高了系統(tǒng)運行的智能化程度。

3戚啥、污水排放參數(shù)是評價系統(tǒng)工藝流程和控制系統(tǒng)的最佳指標(biāo)奋单，該污水處理集散控制系統(tǒng)已經(jīng)通過各部門的驗收工作，投入運行后猫十，得到了運行的高度認(rèn)可和肯定览濒。

系統(tǒng)從投入運行到到目前為止，系統(tǒng)一直處于穩(wěn)定運行階段拖云，控制設(shè)備還沒有出現(xiàn)過故障领猾，現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)和設(shè)備運行情況采集也很穩(wěn)定。

4結(jié)論與展望

本篇論文在污水處理工藝路程的基礎(chǔ)上艾栋，對城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的流程及構(gòu)造進(jìn)行介紹畅形，對城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)中的電氣參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的計算，簡要概述了PLC技術(shù)在該系統(tǒng)設(shè)計中的使用情況，并對PLC控制裝置的型號進(jìn)行了確定汇荐。其次對城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計洞就、硬件設(shè)進(jìn)行了闡述，以期更好的完成污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計掀淘，從而使污水處理廠中的操作人員能夠?qū)ξ鬯幚韽S中設(shè)備的運行狀況及相應(yīng)的工藝參數(shù)進(jìn)行實時的有效控制旬蟋。

在本文提出的城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計中，主要使用的技術(shù)包含自動控制技術(shù)革娄、PLC控制技術(shù)倾贰、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)以及電氣技術(shù)等于污水處理有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)。在整體的優(yōu)化設(shè)計中拦惋，主要的工作量為系統(tǒng)的電氣設(shè)計匆浙、自控系統(tǒng)的方控制方案設(shè)計、PLC硬件設(shè)計架忌，IFIX組態(tài)軟件設(shè)計吞彤。

在本文提出的城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自動控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計中，主要包含以下幾個方面：

[if !supportLists]（1）[endif]本文合實際的用電需求以及污水處理設(shè)備需求叹放，著重的對污水廠內(nèi)的各個設(shè)備參數(shù)及功率做了詳細(xì)描述饰恕，對城鎮(zhèn)污水處理廠電氣負(fù)荷計算的設(shè)計做出了實例參考。

[if !supportLists]（2）[endif]介紹了健康城污水處理廠10kV高壓系統(tǒng)構(gòu)成及高低壓電房的設(shè)置井仰，通過對污水處理廠電氣系統(tǒng)的選型設(shè)計進(jìn)一步闡述綜保系統(tǒng)在整個高壓配電系統(tǒng)中所占的重要位置及發(fā)揮的作用埋嵌。

[if !supportLists]（3）[endif]本文對城鎮(zhèn)污水處理廠自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡描述，分析了健康城污水廠自控系統(tǒng)的作用俱恶，提出了健康城污水廠的的設(shè)計原則雹嗦。

[if !supportLists]（4）[endif]根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、可靠性原則以及系統(tǒng)所需的I/O點數(shù)需求合是，確定選用的PLC控制裝置型號了罪。保證所選用的PLC控制裝置為全模塊化裝置，具有靈活性聪全、穩(wěn)定的性的優(yōu)勢特點泊藕，且便于更新升級；

[if !supportLists]（5）[endif]利用IFIX組態(tài)軟件完成污水廠整體運行監(jiān)控界面难礼，娃圆，達(dá)到了系統(tǒng)資源的最優(yōu)化配置，降低了污水處理成本蛾茉。

另外讼呢，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，可以展望在未來的某一天谦炬，我們可以直接通過互聯(lián)網(wǎng)來訪問污水處理廠的自動控制系統(tǒng)悦屏，只需要用戶名和密碼登錄即可遠(yuǎn)程監(jiān)控全廠的設(shè)備。并將污水處理的相關(guān)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給上級部門進(jìn)行管理。但我也看到本次設(shè)計中有很多不足础爬，需要在以后的研究和工作中彌補(bǔ)：

（1） 由于自身經(jīng)歷電氣設(shè)計工程數(shù)量較少散劫，對 PLC 編程軟件的掌握需要一定的過程，所以選項編程軟件的學(xué)習(xí)花費了不少時間幕帆。

（2）工程工期緊張，導(dǎo)致設(shè)計還有很多缺陷赖条，這需要在系統(tǒng)運行中逐步完善失乾。

（3）由于各方面的原因，安慶城東污水處理廠二期工程項目暫還處于獨立運行階段纬乍，我們將在后續(xù)的工作中將全廠一碱茁、二期工程的污水、污泥工藝自控系統(tǒng)聯(lián)成一個無縫的整體仿贬。

致謝

本論文在學(xué)校老師的悉心指導(dǎo)下完成的纽竣。老師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度茧泪，精益求精的工作作風(fēng)蜓氨，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己队伟、寬以待人的崇高風(fēng)范穴吹，樸實無法、平易近人的人格魅力對本人影響深遠(yuǎn)嗜侮。不僅使本人樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)目標(biāo)港令、掌握了基本的研究方法，還使本人明白了許多為人處事的道理锈颗。因為老師指導(dǎo)顷霹，使我能夠靜靜地坐下來，在知識的海洋中吸取更多的營養(yǎng)击吱，從而能夠為自己進(jìn)一步加油淋淀。本次論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的姨拥，傾注了老師大量的心血绅喉。在此，謹(jǐn)向老師表示崇高的敬意和衷心的感謝叫乌！在寫論文的過程中柴罐，遇到了很多的問題，在老師的耐心指導(dǎo)下憨奸，問題都得以解決革屠。所以在此，再次對老師道一聲：老師，謝謝您似芝！希望老師身體健康那婉，家庭幸福！

時光匆匆如流水党瓮，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)详炬，春夢秋云，聚散真容易寞奸。離校日期已日趨漸進(jìn)呛谜，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成枪萄，一直都離不開老師隐岛、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助瓷翻，在這里請接受我誠摯的謝意聚凹！

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