基于WinCC污水处理集散控制系统的设计

【摘要】： 近年来,随着我国工业化程度不断提高和城市人口密度的不断增加,污水处理厂规模不断扩大,污水处理厂的管理和设备的控制面临严峻的考验。集散控制系统运用于污水处理厂可以最大限度提高污水处理厂运行可靠性,提高出水水质,降低能耗和工人劳动强度,达到提高经济效益的目的。 本课题以北京安定垃圾填埋厂的污水处理系统作为背景,研究了基于WinCC的水处理集散控制系统的实现。该水处理系统采用SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)污水处理工艺。根据SBR污水处理工艺要求,本课题研究了如何实现集散控制系统对该厂污水处理系统各环节的自动控制,其中主要包括下位机如何实现对现场设备的控制,上位机如何对现场设备的运行状态的监控和上下位机如何通讯。 集散控制系统的下位机选用PLC作为现场控制设备。本课题根据SBR污水处理工艺要求对下位机PLC以及现场各种传感器进行了硬件选型。除此之外,还根据污水处理的工艺要求,编写了相应的PLC控制程序,其中主要包括预处理区,反应区和污泥处理区三个区的PLC自动控制程序。 集散控制系统的上位机选用PC机作为监控机实现对现场设备的运行状态的在线监控以及运行状态的调整。通过上位机监控,工人可以及时了解现场设备的工作状况并且保证对现场设备出现的故障得到有效的排除。本课题上位机监控界面设计以西门子组态软件WinCC作为开发平台,其中监控界面主要包括登录界面、总体流程图界面,预处理参数界面和反应池参数等界面。 集散控制系统的通讯选用基于现场总线通讯协议的PROFIBUS-DP网络和MPI网络。本课题通过对相关网络进行硬件参数的配置以及编写相应的通讯程序来实现集散控制系统的通讯。其中下位机PLC通过PROFIBUS-DP网络实现了与现场设备的通讯。上位机通过MPI网络实现与下位机PLC的通讯,读取了PLC中现场设备的运行状态以及现场传感器反馈的数据同时可以对现场设备的运行状态进行调整。 【关键词】：集散控制系统 组态软件 PLC WinCC 现场总线
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 绪论7-11
• 1.1 课题背景及研究意义7-8
• 1.1.1 课题背景7
• 1.1.2 课题研究意义7-8
• 1.2 国内外污水处理厂自动化现状8-10
• 1.3 本文主要研究内容10-11
• 第2章 需求分析以及集散控制系统设计11-16
• 2.1 污水处理厂的需求分析11-12
• 2.2 集散控制系统的特点以及设计12-15
• 2.2.1 集散控制系统的特点12-14
• 2.2.2 集散控制系统的设计14-15
• 2.3 本章小结15-16
• 第3章 下位机控制系统的总体设计16-35
• 3.1 总体功能设计16-17
• 3.2 硬件选型17-23
• 3.2.1 西门子PLC工作原理及特点17-20
• 3.2.2 西门子PLC的选择20-21
• 3.2.3 传感器的选择21-23
• 3.3 PLC程序设计23-34
• 3.3.1 PLC控制系统设计的基本步骤23-24
• 3.3.2 预处理区PLC控制程序24-30
• 3.3.3 反应池PLC控制程序30-32
• 3.3.4 污泥处理池PLC控制程序32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 上位机监控界面的设计35-45
• 4.1 WinCC组态软件的介绍35-36
• 4.2 监控界面的设计原则及构成36-44
• 4.2.1 登录界面的设计36-38
• 4.2.2 总体流程图界面设计38-39
• 4.2.3 预处理界面设计39
• 4.2.4 反应池参数界面设计39-40
• 4.2.5 污泥处理界面设计40-41
• 4.2.6 报警界面的设计41-43
• 4.2.7 趋势图界面设计43-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 网络通讯设计45-52
• 5.1 基于PLC的网络结构选型分析45
• 5.2 基于PLC的网络通讯结构的设计45-51
• 5.2.1 下位机与现场设备的通讯结构设计46-50
• 5.2.2 下位机与上位机网络通讯设计50-51
• 5.3 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 附录56-62
• 攻读硕士期间所发表论文62-63
• 致谢63

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