基于S7_300与WINCC的污水处理控制系统
浅谈西门子PLC和WINCC在污水处理中的应用
浅谈西门子PLC和WINCC在污水处理中的应用摘要：针对污水处理站自动控制系统及污水工艺设备安全运行的重要性，说明污水自动控制系统的组成及实现，总结西门子PLC和WINCC工业组态软件在污水控制系统中的应用。
关键词：污水处理控制系统可编程控制器PLC 工业组态软件WINCC0 引言伴随着我国环境污染治理力度的日益加大，对生产和生活污水的治理工作越发重要。
而高效稳定的污水处理系统就是做好这一工作的保障。
近几年来，我国新建城市污水处理厂和新增污水处理站大都采用了PLC和组态软件技术在污水处理项目应用的经验，取得了很好的污水处理效果。
本文以实际污水处理站为例，说明污水处理控制系统的组成及实现，总结西门子PLC和WINCC工业组态软件在污水控制系统中的应用。
1 系统简介1.1 工艺流程上海某设施项目污水处理站工艺流程图，如下图所示：1.2 控制系统结构结合实际工艺情况，设计采用了三级集散控制系统，实现全厂范围的污水处理工艺流程的监测以及相关工艺设备的运行状态的监控：第一级：现场手动控制。
在各电气站点设置就地控制箱，可单独启停各操控设备及各执行机构。
第二级：PLC逻辑联动控制。
由PLC根据现场各测试设备采集的数据及系统设备运行逻辑关系，自动控制各站点内的电气设备运行状态。
第三级：中央控制计算机监测、修改PLC控制参数、上位机点动控制，实现实时监控。
手动控制及自动控制可以分别通过机房或中央控制室的“手自动转换开关”进行切换。
这样的控制方式能最大限度地保证污水处理装置安全操作的需要。
1.3 PLC测控模式本污水处理控制系统检测信号开关量多，模拟量少，以逻辑控制为主，闭环控制为辅。
整套污水处理流程有多种监控点，包括液位、压力、流量、PH值、泵运行状态等等。
PLC由电源、处理器、扩展接口、输入输出模块和通讯模块组成，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PLC的AI模块。
各模拟量输出控制信号是以4~20mA的标准信号，从PLC的AO模块通过屏蔽电缆接至相应设备。
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究分析
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究分析【摘要】本文基于WINCC组态技术，设计了一个污水处理PLC自动控制系统。
首先介绍了WINCC组态技术在污水处理中的应用，然后分析了PLC自动控制系统的设计原理。
接着提出了基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计方案，并对系统性能进行评估。
最后进行了系统实验验证，得出了研究结论并展望了未来研究方向。
通过本文的研究分析，可以有效提高污水处理系统的自动化水平，提高系统的稳定性和效率，为环境保护和资源回收提供技术支持。
【关键词】污水处理、WINCC组态、PLC自动控制系统、设计研究、系统性能、实验验证、研究结论、展望未来、总结1. 引言1.1 研究背景污水处理是环境保护领域中一项至关重要的工作，随着城市化进程的加快和人口数量的增加，污水处理系统的需求与日俱增。
传统的污水处理系统往往需要大量人工操作，存在运行效率低、能耗高、操作不精准等问题。
研究一种基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计方案显得尤为重要。
WINCC组态技术是一种先进的工业自动化技术，具有界面友好、操作简便、功能强大等特点。
将WINCC组态技术应用于污水处理系统中，可以实现对各种设备及参数的实时监测和控制，提高系统的运行效率和稳定性。
本研究旨在探究利用WINCC组态技术设计的污水处理PLC自动控制系统，通过对其原理分析及系统设计方案的研究，评估系统性能并进行实验验证。
通过本研究，可以为污水处理领域的自动化控制系统设计提供新的思路与方法，促进污水处理系统的智能化升级与改进。
1.2 研究意义污水处理是现代社会必不可少的环保工程，其对保护水资源、减少环境污染具有重要意义。
而PLC自动控制系统在污水处理领域的应用越来越广泛，可以提高污水处理过程的稳定性和效率，减少人工干预，降低运行成本。
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究，将为污水处理行业的改进和创新提供技术支持，促进行业的发展和进步。
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究分析
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究分析1. 引言1.1 背景介绍:污水处理是当前社会发展中亟需解决的环境问题之一。
随着人口增长和工业化进程加快，污水处理厂的负荷不断增加，传统的人工操作已经无法满足处理效率和质量的要求。
自动控制系统成为解决污水处理问题的关键。
PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）作为自动化控制系统中的重要组成部分，可以实现对污水处理过程的精确控制和监测。
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究，正是针对当前污水处理行业面临的挑战，结合先进的技术手段进行探索和创新。
WINCC组态软件作为西门子（SIEMENS）公司开发的一套用于人机界面设计的工程软件，具有友好的操作界面和强大的功能特点，可以帮助工程师快速搭建用户定制的监控界面和过程控制系统。
本研究旨在探讨如何利用WINCC组态软件设计污水处理PLC自动控制系统，并通过对系统架构、控制策略、系统实现及测试等方面的研究，提高污水处理系统的运行效率和稳定性，为环境保护和可持续发展贡献力量。
1.2 研究目的研究目的是为了设计和研究基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统，以提高污水处理过程的自动化程度和稳定性，减少人工干预和运行成本，保障污水处理设备的安全和稳定运行。
通过研究，可以深入了解污水处理PLC控制系统的工作原理和设计方法，为今后的污水处理系统控制策略和优化提供重要参考和支持。
通过系统的设计、实现和测试，可以验证系统的可行性和有效性，为实际工程应用提供技术支持和参考。
通过优化与改进，进一步提高系统的性能和稳定性，完善系统的功能和性能，为未来污水处理自动控制系统的发展和应用奠定基础，为环境保护和水资源利用做出积极贡献。
1.3 研究意义污水处理是当今社会重要的环境保护问题之一，随着城市化进程的加快，污水处理设施的建设和更新也日益受到关注。
传统的污水处理方式存在运行成本高、人工管理繁琐等问题，因此需要引入自动化控制系统来提高运行效率和降低成本。
基于S7-300PLC的污水处理控制系统设计
基于S7-300PLC的污水处理控制系统设计利用PLC技术的逻辑功能,结合A/O污水处理工艺要求,设计了一套污水处理控制系统。
该监控系统由上位计算机、下位机PLC和现场仪器组成。
下位机S7-300PLC作为数据采集及控制单元,利用各种检测和控制设备对溶解氧量、液位、流量等检测量进行数据采集;上位机通过FameView组态软件和PLC站进行数据交换,从而实现集中监控。
标签：污水处理;PLC控制系统;FameView;S7-300PLC1 控制系统概述本控制系统采用A/O工艺(如图1),A(Anoxic)是缺氧段,用于脱氮;O(Oxic)是好氧段,用于除水中的有机物。
本控制系统模拟量控制对象包括鼓风量控制、污泥回流量控制、进水量的控制;开关量控制对象主要包括阀门的开关、搅拌机、泵的起停;主要监测对象主要包括反应池污水中的PH值、氧化还原电位ORP值、溶解氧DO的浓度、温度等14个值。
混合液中溶解氧(DO)浓度是A/O工艺中一个重要的控制参数,下面主要介绍溶解氧的控制方法:溶解氧的控制主要通过对鼓风量的控制来实现,通过溶氧仪对A/O池中溶解氧值进行检测,将检测到的信号送到PLC站中,PLC根据水中的DO 值及相应的PID算法,输出控制信号来控制调节阀门开度的大小,从而调整水中氧的含量。
2 系统结构的构成该监控系统主要由上位计算机、下位机PLC和现场仪器组成。
下位机选用西门子公司的S7-300系列PLC,上位机采用FameView作人机界面,通过CP5611以MPI协议与PLC进行数据通讯,完成数据采集、处理、监督及控制功能。
系统构成如图2所示。
上位机的作用是提供一个人机交互界面,使操作人员可以通过FameView运行界面直观的了解现场各工艺参数及故障报警,根据生产需要发出相应的控制指令。
另外可以使用大容量存储器记录历史数据,为提高生产效率制定新的生产方案提供可靠的依据。
控制核心采用PLC,其特点是体积小、功能多、可靠性高。
基于S7-300PLC的污水处理自动控制系统
基于S7-300PLC的污水处理自动控制系统基于S7-300PLC的污水处理自动控制系统污水处理是保护环境、维护人类健康的重要任务之一。
为了实现污水处理过程的高效自动化控制，近年来，基于可编程逻辑控制器（PLC）的控制系统在污水处理领域得到了广泛应用。
本文将重点探讨基于S7-300PLC的污水处理自动控制系统的设计与实现。
S7-300PLC是西门子公司推出的一款高性能、可靠稳定的PLC产品。
其采用模块化结构，具有可扩展性强、编程灵活、运行速度快等特点，非常适合用于污水处理领域的自动控制系统。
污水处理自动控制系统的设计主要涉及到数据采集、信号处理、控制算法设计和执行等方面。
在数据采集方面，传感器是关键设备，用于实时感知和采集污水处理过程中的各种参数信息，包括水位、流量、温度、PH值等。
S7-300PLC通过其丰富的通信接口与传感器连接，可以高效、准确地获取传感器数据，并将其发送至控制器中进行处理。
在信号处理方面，PLC可以通过编程语言对传感器数据进行逻辑判断和运算，以获得污水处理过程中各个环节的控制信号。
控制算法的设计是自动控制系统的核心，它根据污水处理的工艺要求和目标，调整操作参数，实现对处理过程的精确控制。
在S7-300PLC中，可以使用西门子公司的STEP 7软件进行编程，通过逻辑判断、PID控制等算法，实现对污水处理过程的自动控制。
在系统执行方面，PLC通过其输出模块与执行机构进行连接，实现对污水处理设备的自动控制。
例如，通过控制阀门的开闭程度，调节进水流量；通过控制污泥泵的启停频率和运行时间，控制污泥的处理；通过控制曝气系统的工作状态，调节生物处理的效果等。
S7-300PLC具备快速响应的特点，可以及时地对控制信号进行输出，保证污水处理过程的高效运行。
基于S7-300PLC的污水处理自动控制系统还具有一些附加的功能。
例如，通过与人机界面（HMI）设备的连接，可以实现对污水处理过程的可视化监控和参数调节。
基于WinCC的污水处理监控系统设计
基于WinCC的污水处理监控系统设计作者：张文亮来源：《数字技术与应用》2011年第07期摘要：为了满足污水处理自动控制的需要，在深入研究了污水处理自动控制特点的基础上，应用工业组态软件WinCC开发了相应的上位机系统。
并且讨论了针对于污水处理的软、硬件构成，以及开发过程中遇到的问题和解决方法。
关键词：污水处理 WinCC 监控系统 PLC中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)07-0108-02随着技术进步，我国工业企业规模日益壮大，先进设备广泛应用，工艺科技含量越来越高。
但是相比之下，在许多企业的污水处理中自动化程度不高，采用的软硬件落后，甚至有的控制点还依赖于人工操作，无形中制约了企业技术先进化的发展。
为此，本系统采用西门子的S7-300 PLC为控制器和WinCC为监控软件开发了污水处理厂的监控系统。
1、污水处理监控系统构成1.1 监控要求现场控制站分别为粗格栅机及提升泵房、污泥脱水机房，分别有西门子S7-300 PLC各一套。
将现场检测仪表与控制设备接入各现场控制站，通过以太网将上位机与PLC进行连接，系统硬件组成如图1所示。
粗格栅及提升泵房:(1)格栅机:泵站装有格栅机2台，并装有液位计，来检测格栅机前后液位差。
通过格栅机前后液位差的检测，提示或自动启动格栅机，以清除、处理附着在格栅上的污物。
操作者可以监控画面上对格栅机的操作，同时显示出启停状态以及液位等数据。
(2)污水泵房:污水泵房内布置4台污水提升泵。
泵房内壁装有液位计，以实时检测污水液位。
通过PLC，提升泵将根据泵的状态、液位等自动投切。
当泵处于工作状态时，泵的叶片可以旋转以增加画面的丰富性。
Fig 1 WinCC software chart污泥脱水机房:(1)脱水离心机大、小端轴承温度检测显示及扭矩的检测与显示。
(2)能够检测各单套脱水系统、配药系统及共用系统中如上相关控制设备的工作状态并显示。
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究分析
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究分析1. 引言1.1 研究背景污水处理是现代社会生活中不可或缺的环保领域重要内容之一。
随着城市化进程的加快和人口规模的不断扩大，污水处理系统的建设和运行管理面临着越来越大的挑战。
传统的污水处理系统往往依靠人工操作，存在着运行效率低、能耗高、运行成本大等问题，难以满足日益增长的污水处理需求。
急需一种高效、智能的自动控制系统来优化污水处理过程，提高运行效率，降低运行成本。
1.2 研究目的本文旨在利用WINCC组态技术和PLC自动控制系统设计原理，研究并分析基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统。
具体目的包括：1. 探讨污水处理系统的基本工作原理和关键设备，深入了解污水处理领域的现状和问题；2. 分析WINCC组态在污水处理中的应用领域和优势，探讨其与PLC自动控制系统的结合方式，为系统设计提供理论支持；3. 研究PLC自动控制系统设计原理，包括系统结构、控制策略、实时监测等方面，为系统的有效运行和优化提供技术支持；4. 设计具体的系统方案，并进行深入分析和比较，探讨不同设计方案的优缺点，为工程实践提供参考依据；5. 对系统性能进行评价，包括控制效率、节能性能、可靠性等指标的评估，为系统的进一步改进和应用提供依据。
通过本文的研究，旨在为污水处理领域的自动化控制技术发展提供理论支持和实践指导，提高污水处理系统的效率和可靠性，推动环保产业的发展和进步。
1.3 意义污水处理是环境保护领域重要的一环，对社会和人们的生活质量有着重要的影响。
随着城市化进程的加快和工业化程度的提高，污水处理技术的研究和应用变得尤为重要。
通过建立基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统，可以提高污水处理系统的运行效率，降低人工操作的误差，保证处理效果的稳定和可靠性。
本研究的意义主要体现在以下几个方面：1. 提高污水处理系统的运行效率：采用PLC自动控制系统可以实现对污水处理设备的精准控制和智能调节，从而提高处理效率，降低运行成本。
基于西门子s7—300PLC的水处理自动控制系统
基于西门子s7—300PLC的水处理自动控制系统摘要在水厂中为了满足水处理自动控制系统的要求，在物化法处理工艺的基础上，采用水厂源水浊度控制方案，设计出系统核心为西门子S7- 300 PLC 的自动控制系统。
实现自动控制整个污水处理厂各构筑物设备，提高了污水处理的自动化程度和设备利用率。
本文内容主要涉及水处理自动控制系统的结构设计、西门子s7-300PLC在系统中的应用、上位监控系统软件的设计。
关键词水处理；监控系统；污水处理厂；S7-300 PLC；自动控制系统随着社会的不断发展，日益增多的生活污水排放，给人们带来一些烦恼。
在大多数城市中污水处理厂显得越来越重要，其主要作用是保护有限的水资源，所以自动化程度对于污水处理厂而言越来越重要，水处理系统的可靠性、产率、性能的提高都需要先进的自动控制技术。
作为连续批量生产而又复杂的水处理过程，通过引进基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统，增加水处理系统的稳定性，并且使启动过程加快、操作成本降低。
1 系统结构设计1）由一个控制中心站、消毒渠控制站、和3个PLC控制站共同组成自动控制系统，其中3个PLC 控制站包括污泥脱水处理、生物处理和一级预处理三个过程。
环形光纤工业以太网是系统通讯所采用的方式，100/1000Mb/s为通讯速率。
2）“提升水位→絮凝→澄清→消毒→加压”是水处理工艺流程的五个环节，从而实现源水的水质优化。
2 西门子s7-300PLC在系统中的应用1）按照分布式系统结构整个自动控制系统分为三层：中央控制层（上位机或操作站）、现场控制层（下位机）、现场执行层，这种分层实施是从经济性、易维护性、角度、可靠性出发的，最主要是考虑到水处理的流程和特点。
2）系统中的下位机采用西门子S7- 300 PLC。
按照污水处理流程，数据处理和采集采用一台PLC，由加药房、加压站、反洗站、加氯间分别来负责相应的过程，与上位机的数据通讯通过工业以太网来实现。
基于s7-300污水处理的自动控制系统设计
基于s7-300污水处理的自动控制系统设计作者：姚传峰来源：《科技传播》2010年第13期摘要本文以山东华阳化工污水处理厂为例,设计了污水处理厂自动监控系统。
该系统以西门子公司的S7-300PLC作为数据采集及控制单元,配合各种检测和控制设备对污水处理中的各种数据进行采集,通过上位机实现集中控制。
关键词污水处理组态软件计算机监控系统模块化中图分类号X703 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)22-0193-020 引言本文以山东华阳污水处理厂为例,介绍了污水处理自动监控系统的设计方法。
本系统以工业控制计算机、可编程逻辑控制器及现场仪表构成三级监控系统。
可编程控制器选用西门子公司的S7-300系列PLC,根据工艺流程在电控间设立4个分布控制站。
上位机采用WINCC作人机界面,通过CP5611以Profibus协议与各站进行数据通讯,完成数据采集、处理、监督及控制功能。
1 工艺流程该污水处理厂采用德国生化污水处理工艺,日处理水规模为2万m3。
工艺流程如图1所示。
2 方案设计2.1 设计思想根据实际现场勘测及工程需要,本着可靠、稳定、高效的原则,整个系统设置为3大部分,企业管理级采用100Mbit/s 标准工业以太网。
数据采集部分采用ET200M分布式智能化I/O单元,用Profibus DP现场总线结构。
过程控制器AS314,采用12Mbit/s MPI总线结构,负责整个系统的调节及控制。
控制室设置两台操作员站(OS),其中一台操作员站兼作工程师站(ES),采用100Mbit/s 标准工业以太网。
工程师站负责整个系统的编程及组态,操作员站负责日常的系统监控,两台操作员站在监控操作上互为补充。
2.2 各单元功能描述3.2.1 中央控制室中央控制室设有工程师站和操作员站,工程师站即能完成系统组态、调试及控制参数的在线修改和设置等,又能完成对整个污水处理厂的数据采集、监控,报表及打印等功能。
基于西门子S7-300的城市污水处理自控系统
其三 ， 系统现场控制站 的控制电缆 、 号电缆与 系统 动力电 信
缆 应 分 开 布 线 ． 持 一 定 的问 距 。特 别是 ， 功 率 变 频 器 的动 力 保 大
和系统的特殊事件 ， 如超时 、 模板更换 、 冷再起 、 等。事件 都 停机
标 上 时 间 并存 人 环 形 存 储 器 巾 以便 进 一 步 查 找 故 障 、 白诊 断 、 集 成 错 误探 测 。 Ｐ Ｃ控 制 子 系 统 通 过 以 太 网 接 口与 以太 网交 换 机 相 连 ． Ｌ 再 进 一 步通 过 光 纤 以太 网 与上 位Ｔ 控 计 算 机 相 连 接 。一 方 面接 收 现 场 设 备 的 测 点 信 号 ． 将 它 们 送 往 Ｔ 控计 算 机 ； 一 方 面 ， 并 另 又
本刊 Ｅ ｍａ ｂｂ ｘ ｆ．ｅ — ｉ ｊ＠ｓｉ ｏ ｔ ｈ ｎ ｎ
信息工作研究
处理能力 ，配 １ ４ＭＢ的 Ｒ Ｍ存储器来存储系统数据和朋 ６ ＭＢ Ａ 户程序。Ｓ — ０ ７ ３０控制站的电源模块 、 巾火处理单 元（ Ｐ ） 以太 ＣＵ、 网通信处理器及 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ Ｒ ＦＢ Ｓ网络通信模块 等所有模块均具有 自 动故障检测功能 ，并通过面板上 的 Ｌ Ｄ直 观地 示 …其故障状 Ｅ
态 。Ｃ Ｕ的智 能 诊 断 系 统 具 有连 续 监 视 系 统 的 功 能 并 记录 错 误 Ｐ
其一 ， 系统现场控制站的所有数字量输入， 输Ⅲ模块 、 均采 刖
光电隔离 ． 将现场各种信号与系统背板总线隔离。
其二 ， 系统现场控制站的所有模拟量输入／ 输…信号电缆均采
刚 屏 蔽 电缆 ， 屏蔽 层 在控 制 柜侧 一点 接 地 。 其 消除 了空 问 十扰 。
第 ３ 期 ３
基于S7-300PLC与WinCC6.0的污水处理自控系统
２０ ０ ７正
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉｓｒｍｅ ｔ Ｔ ｃ ｎｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎｔ ｕ ｎ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓ ｒ
２ ｒ ００７
第６ 期
Ｎ ． ｏ６
基 于 Ｓ —３ ０Ｐ Ｃ与 ＷｉＣ ６ ０的污 水处 理 自控 系统 ７ ０ Ｌ ｎＣ ．
０
设备 ， 它们分散分布在不同位置， 其中有些 只要求计 算机监视运 行 ， 些还 要求 计 算机 实现 控制 或 调节 （ 另一 如变 频 器 、 节 阀 调
等） 。为方便值班人员及时了解运行 情况和实施操作 ， 选用西 门 子控制技术进行总方案设计 ， 采用以 ｓ —３０ＰＥ为核心部件 构 ７ ０ Ｉ 筑上下层分布式计算机控制 系统 的结 构。系统结构如 图 １ 所示 。 其中 上 位 机 选 用 Ｄ ｌ 牌 计 算 机 ， 置 Ｓｅ ｅｓ５ １． ｅ ｌ品 内 ｉ ｎ ６ １ ｍ Ｐ ｆｕ 通讯 卡 ， ｏ ｒ ｂｓ ｉ 负责提供系 统全部监 控界 面 、 警 机制 与数 据 报 记录分析的功能 。上位机通讯 通过 Ｐｏｂｓ ｒ ｕ 总线与 Ｐ 控制器 ｉ ｆ Ｅ Ｉ 实现周期性地数据交换 ，ｒｉ ｓ Ｐｏｂ 通讯保证 了现场 系统 网络 的数 ｆｕ
预 留与企业 内部 时络通讯
＋ 一 一 一 … 一 １
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Hale Waihona Puke Ｉ－０ … Ｅ２ ． ２ Ｔ Ｉ Ｅ Ｔ０ Ｉ －０ ０
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图 １ 污水处理系统结构框 图
Ｋｅ ｒ ｓ ｓｗ ｅ ｃ ｎｒ ｌ Ｃ Ｓ ｐ ｎ ；＇ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｔ ； ＡＳ ｄ Ｓ ｅ ｇ ｏ ｏ ＿ ｏ ７—３ ０ Ｐ Ｅ ０ Ｉ
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究分析
基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计研究分析污水处理是现代城市生活中不可或缺的环保工程，它的主要目的是将废水中的有害物质去除并净化，以保护环境和人类健康。
而污水处理系统的自动控制技术则显得尤为关键，它能够实现对污水处理过程中各项参数的监测和控制，提高运行效率和稳定性。
本文将围绕基于WINCC组态的污水处理PLC自动控制系统设计展开研究分析。
一、污水处理系统概况污水处理系统通常包括预处理、一次沉淀、生物脱氮除磷、二次沉淀、消毒等工艺流程。
生物脱氮除磷工艺是当前污水处理系统中常用的技术之一，通过生物反应器中的微生物去除废水中的氮、磷等有害物质。
而整个污水处理系统在运行过程中需要实时监测并调节各项参数，以确保处理效果和安全运行。
二、基于WINCC组态的PLC自动控制系统设计1. 系统架构设计基于WINCC组态的PLC自动控制系统的架构设计需要考虑系统的稳定性、实时性和可靠性。
在设计过程中，一般会将整个系统分为数据采集模块、控制执行模块和人机交互界面模块三大部分。
数据采集模块负责采集污水处理过程中的各项参数数据，控制执行模块则负责根据设定的控制策略来对污水处理设备进行控制，人机交互界面模块则负责人机交互和实时监控。
2. 控制策略设计在污水处理系统中，控制策略的设计是非常关键的一环。
控制策略需要根据污水处理的实际情况和工艺要求来确定，一般包括PID控制、模糊控制、模型预测控制等多种方法。
在控制策略设计中需要考虑到系统的稳定性和鲁棒性，确保系统在面对各种异常情况时能够快速做出相应调整并保持稳定运行。
3. 人机交互界面设计基于WINCC组态的PLC自动控制系统的人机交互界面设计需要考虑到操作人员的使用习惯和操作便利性。
界面设计应该简洁明了，能够清晰展现污水处理系统的运行状态和各项参数信息，并且提供操作人员进行参数设定和监控的功能。
界面设计还应该考虑到对异常情况的提示和处理指导，帮助操作人员在面对异常情况时能够迅速做出相应应对措施。
浅析WinCC污水监控系统在污水处理中的应用
浅析WinCC污水监控系统在污水处理中的应用文章主要对现代污水处理技术中有关WinCC污水监控系统进行了介绍，通过结合实际中所应用的Profibus-DP技术同WinCC组态软件相互配合，现代的污水处理监控系统变得更加完善。
文章分别从系统构成、软件的设计以及开发等方面对该监控系统进行了分析论述。
标签：WinCC；污水处理；监控系统1 引言随着城市的发展，污水处理已经成为了当代城市建设必备的技术，而污水处理厂的基础建设也是城市发展的基础保障，由于污水处理厂的结构具有一定的特殊性，并且，其设备的分布以及技术的应用需要自动化程度更高且更加人性化的控制系统，文章便着重对该系统进行了介绍。
某污水处理厂引进了生物反应一体化污水处理设备用作污水处理，该污水厂规划污水处理规模为5万吨/日，从自动化以及优化运行的角度出发，该污水处理厂为了提升工艺水平，并减少相关工作人员的劳动强度，减少维护工作量，发挥出处理厂环保效益以及社会效益。
该厂采用了西门子S7-300控制器以及WinCC作为监控软件共同开发了污水监控的新型系统。
2 污水处理监控系统的主要构成污水处理厂大多需要加大的空间，因此占地面积较大，并且设备所处位置较为分散，由于水处理环境导致空气中水分含量较大，因此厂中控制系统在设计上多采用分散控制集中监测的自控系统。
其系统控制形式主要采用了PLC+PC分级分布式，采用该形式的系统能够对所有环节的工况进行实时监控，而工艺控制的自动化则是通过就地单控原则予以实现。
在污水处理厂的监控系统中设立四个控制站，设置位置分别在消毒池、生物反应池以及提升泵房和鼓风机房旁。
1号PLC控制站对中水间以及消毒池进行控制；2号控制站则是对排水泵以及细格栅以及提升泵房、粗格栅和沉砂池予以控制；3号PLC控制站则对鼓风机房进行控制；4号控制站则主要控制脱水机房以及生物反应池。
而不同的控制站之间则是由Profibus-DP 总线连接，同中控室计算机连接，控制站的系统使用的设备为西门子公司的S7-300系列的产品。
基于WinCC污水处理集散控制系统的设计
基于WinCC污水处理集散控制系统的设计基于WinCC污水处理集散控制系统的设计随着城市化进程的加快，污水处理成为了一项重要的任务。
传统的污水处理方法已经不能满足日益增长的需求，因此需要一种高效、可靠的集散控制系统来实现对污水处理设施的监控和管理。
本文将介绍基于WinCC的污水处理集散控制系统的设计。
一、系统需求分析污水处理集散控制系统的主要任务是对污水处理设施进行监控和管理。
根据污水处理工艺的不同，系统需要实现以下功能：1. 实时监控：监测各个处理单元的工艺参数，包括进水量、水质、温度等。
2. 报警管理：对于异常情况，系统需要及时报警，并提供相应的处理措施。
3. 远程控制：通过网络实现对处理设施的远程监控和控制，方便操作人员进行远程操作。
4. 数据管理：对处理过程中的各项参数进行记录和统计，以便后期分析和优化。
二、系统设计方案基于WinCC的污水处理集散控制系统采用了分布式结构，即将监控和控制功能分布在不同的层级上。
1. 应用层：负责人机交互和数据处理，主要包括人机界面、报警管理和数据管理等功能。
在WinCC中，可以使用Visual Basic Script语言编写相关程序。
2. 通讯层：主要负责实时监控和远程控制功能。
通过OPC （OLE for Process Control）协议实现数据的读写和传输。
3. 控制层：根据监测到的数据进行实时调控，并根据需要发送控制指令。
控制层可以通过PLC（Programmable Logic Controller）来实现。
三、系统实施步骤1. 搭建硬件环境：根据实际情况选择适当的服务器、网络设备和PLC等硬件设备，并进行连接和安装。
2. 安装WinCC软件：根据实际需求，选择合适的WinCC版本，并进行安装和配置。
配置过程包括创建数据库、定义通讯接口和设置报警参数等。
3. 编写人机界面程序：使用WinCC中的开发工具，创建相应的项目和界面，并设计相应的图形元素和功能按钮等。
基于S7-300 PLC的污水处理自动控制系统
基于S7-300 PLC的污水处理自动控制系统随着现代工业控制自动化的发展,传统污水处理控制系统自动化程度低,处理效果不理想等缺点亟待解决。
因此,提高污水处理过程的可控性,减少系统运行过程中的人工干预,及时采集各控制环节的数
据信息等成为污水处理自动控制系统的发展方向。
本文根据污水处理过程的工艺特点与控制系统的整体要求,设计了以S7-300 PLC为核心控制器的污水处理自动控制系统。
针对传统污水处理控制系统的不足,制定了系统总体设计方案,提出了溶解氧浓度精准控制的策略方法,
进行了系统的硬件设计和软件设计。
硬件设计方案采用基于工业以太网PROFINET和PROFIBUS-DP总线相结合的控制架构,工控机作为上位机,可编程逻辑控制器PLC和分布式I/O设备为下位机,构成了多总线分布式I/O控制系统。
软件设计主要包括PLC程序设计、上位机监控软件开发和触摸屏界面设计,利用STEP 7编程软件完成了PLC控制程序的编写,使用WinCC组态软件设计了上位机监控程序,WinCC flexible软件完成了触摸屏现场画面的开发。
整个污水处理自动控制系统结合了目前最新的工艺状况和PLC控制系统技术,为污水处理提供了有效的自控方案。
为实现生物反应池溶解氧浓度的精准控制,本文针对系统溶解氧浓度特性提出了利用模糊自适应PID优化算法
实现对鼓风机转速与运行状态自动控制的设计方案,并通过MATLAB
软件仿真验证优化算法的优越性。
本文设计开发的基于S7-300 PLC 的污水处理自动控制系统能够满足污水处理自动化的全部要求,控制效果显著并且具有良好的可靠性和实时性。
基于S7-300 PLC的小型SBR废水处理控制系统设计
基于S7-300 PLC的小型SBR废水处理控制系统设计一、引言序批式活性污泥法简称SBR（Sequencing Batch Reactor）工艺，是近十几年来活性污泥处理系统中较引人注目的一种废水处理工艺。
自20世纪80年代起，国外将此工艺逐步应用于工业化生产。
近年来，国内对SBR工艺的应用也日益增多。
从我国及美国、日本、加拿大等国家的应用情况看，SBR是一种高效、经济、可靠、管理简便、适合于中小水量污水处理的工艺，是符合我国国情的活性污泥法，有广阔的应用前景。
二、工艺流程说明SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术。
本设计采用的技术可对校园生活用水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。
废水经隔油池去除油脂后经格栅进入凋节池，经提升泵进入水解池酸化水解后进入SBR反应池。
污水进入反应池前，该池处于闲置状态，此时池内留有沉淀下来的活性污泥。
污水注满后进行曝气操作，该池能有效地调节污水水质。
曝气后，停止曝气动作，使混合液处于静止状态，进行泥水分离，沉淀时间为6-8h，沉淀效果良好。
反应池中沉淀后的上清液经泵到清水池，留下活性污泥，作为下一个操作周期的菌种。
当反应池内活性污泥过多时，排放污泥进入污泥浓缩池，污泥经浓缩后定期运走，进行干化处理。
浓缩池内上清液回流至废水入口。
SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术。
本设计采用有时仪技术对校园生活用水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。
在设计SBR废水处理系统方案时，充分考虑到现实生活中校园生活区较为狭小的特点，设计中力求达到设备体积小，性能稳定、工程投资收的目的。
由于在废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响了废水处理效果，故设计中采用地埋式砖混结构的处理池来降低温度对处理效果的影响。
同时由于SBR废水处理技术具有工艺参数变化大、硬件设计选型与设备调试比较复杂的特点，因此在处理系统中采用了先进的PLC控制技术作为系统的控制核心，以提高SBR废水处理的效率，方便操作和使用。
基于S7-300PLC的城市污水处理工艺流程控制系统设计
基于S7-300PLC的城市污水处理工艺流程控制系统设计引言对CAST 污水处理工艺的研究，以可编程控制器为控制主体，以计算机为系统编程、组态、维护、监控和管理的一体化平台，实现了污水处理生产现场与计算机控制系统的集成，建立一套完整的城市污水处理系统。
本文的主要内容是在对污水处理工艺分析基础上，开发西门子S7-300 的城市污水处理控制系统，完成STEP7 编程和人机界面地开发，并进行模拟仿真和现场调试。
控制系统的结构根据全集成自动化(Totally Integrated Automation)的思想，将污水厂控制系统分为管理级、控制级和现场级。
该系统中主要工艺设备采用三种控制模式，即就地设备控制箱手动控制、自动控制和远程PLC 控制。
现场的泵类和设备开启、关闭等开关信号、曝气池的溶解氧和PH 等模拟信号，全部经过PLC 在上位机上显示。
现场各监控点的物理参数，均通过Profibus 总线与PLC 主站相连，PLC 通过Profibus 总线采样各个模拟量、数字量信号；控制信号同样由PLC 输出，以Profibus 总线送到各控制站控制从站通过各种模块来控制执行机构的动作。
通常PLC 上位机与下位机有三种连接方式：MPI 通信、MPI 卡和以太网卡通信。
当系统只有一个PLC 站点时，采用MPI 通信，构造简单、成本较低，缺点是为半双工通信。
当系统有多个PLC 站点时，可采用MPI 卡，在上位机上安装MPI 网卡，下位机安装通信模块；也可采用工业以太网，也需要在上位机上安装以太网卡，下位机安装通信模块。
在本系统中只有一个PLC 站点，综合考虑采用MPI 通信。
所搭建的控制系统结构如图1 所示。
图1 控制系统框架图控制系统硬件设计硬件配置根据系统工艺控制点数的要求和PLC 的基本概述，西门子S7-300 PLC 总体配置如下：电源模块PS307 5A 中央处理模块(CPU)选用CPU315-2DP 数字量输入模块（DI）选用SM321(DI16XDC24V)，共16 块（16 点/块），处理16 点输入信号。
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ＡＵＴＯＣＯＮＴＲＯＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＤＥＳＩＧＮ
自控工程设计
基于 Ｓ７－３００ 与 ＷＩＮＣＣ 的 污水处理控制系统
Ｓｅｗａｇｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓ７－３００ ａｎｄ ＷＩＮＣＣ
王国勇 马思乐 山东大学控制科学与工程学院（济南 ２５００６１）
摘要：本文以山东日处理污水规模 10 万 t 某污水处理厂为例，设计了污水处理厂自动监控系统。本系统 以西门子公司的 S7-300 PLC 作为数据采集及控制单元，配合各种检测和控制设备对含氧量、液位、流量及气体 浓度等检测量进行数据采集。上位机通过西门子的上位监控软件 WINCC 和各站进行数据交换，从而实现集 中控制。
４ 控制系统实现
４．１ 系统硬件实现 ４．１．１ 中央监控室
中央监控室设两台中央监控计算机、彩色喷墨打 印机等。两台监控计算机均为研华工控机 Ｐ４ １．６Ｇ， ２５６Ｍ 内存，４０Ｇ 硬盘，并带 ＣＰ５６１１ 卡以实现与 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ 总线的通讯，分为工程师站和操作员站，配 Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００ Ｓｅｖｅｒ／Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ 操作系统，并配有 ＳＴＥＰ７ ５．３ 和 ＳＩＭ－ ＡＴＩＣ ＷＩＮＣＣ ６．０ 软件。通过上位机，操作人员可以远 程控制现场各设备的运行。 ４．１．２ 分布式控制站
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２００７ 年第 ４ 期
ＡＵＴＯＣＯＮＴＲＯＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＤＥＳＩＧＮ
自控工程设计
４）对变电站 ４ 面低压配电屏的监视； ５） 对 粗细格栅前后闸阀状态的监控； ６） 进 水井闸阀状态的读取； ７） 计量渠水质的监测。 （２）ＰＬＣ２、３ 站 １） 曝气池内氧含量的读取； ２） 鼓风机的起停控制，设置溶解氧定值用于鼓 风机的自动调节； ３） 鼓风机的温度、压力信号的读取及对鼓风机 的过热保护； ４） 回风阀及冷凝水电磁阀的状态读取； ５） 对 刮稀泥机的监控。 （３）ＰＬＣ４ 站 １） 对 污泥泵的监控； ２） 污泥流量的监测，积算； ３） 对脱水机的监控； ４） 投药泵的调节控制。 ３．３．３ 现场控制柜 各现场电控柜具有两部分功能：一是进行现场的 手动操作，二是与各个远程 ＲＩＯ 站连接，将各设备状 态信号传送到 ＰＬＣ。现场手动操作具有比分布控制站 和中央控制室更高的优先权，只有将状态开关打到自 动状态，自动控制程序才起作用。所以在接入自动监 控系统前，首先要完成对现场各控制柜的调试。
本系统以工业控制计算机、可编程逻辑控制器及 现场仪表构成 ３ 级监控系统。可编程控制器选用西门 子公司的 Ｓ７－３００ 系列 ＰＬＣ，根据工艺流程在电控间设 立 ４ 个分布控制站。上位机采用 ＷＩＮＣＣ 作人机界面， 通过 ＣＰ５６１１ 以 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ 协议与各站进行数据通讯，完
成数据采集、处理、监督及控制功能。中央控制级分 为工程师站和操作员站。工程师站主要完成系统组态 及控制参数的在线修改和设置等。操作员站主要完成 对整个污水处理厂的数据采集、监控、报表及打印等 功能。在不需组态式修改参数时，工程师站与操作员 站互为备用，提高了系统的可靠性。
（１）ＰＬＣ１ 站 ＰＬＣ１ 站主要负责粗格栅、进水泵房、细格栅、计 量渠及 １０ｋＶ 变电站多面低压配电屏等设备的数据采 集和现场控制柜的操作。 主要配备 ＣＰＵ 模块 ＣＰＵ３１５－２ＤＰ、ＰＳ３０７－２Ａ 电源 模块各 １ 块，２ 块 ３２ 点 ＤＩ 模块 ＳＭ３２１，１ 块 １６ 点 ＤＯ 模块 ＳＭ３２２，１ 块 ８ 路 ＡＩ 模块 ＳＭ３３１ 和 １ 块 ８ 路 ＡＯ 模块 ＳＭ３３２。 （２）ＰＬＣ２、３ 站 ＰＬＣ２、３ 站主要是完成对两个曝气池、澄清池的 数据采集和控制。这两个曝气池是完全对称的。 ＰＬＣ２ 站主要完成曝气池的含氧量的测量，根据测 量到的含氧量对鼓风机的起停控制、曝气池温度、液 位的测量以及对刮稀泥机的控制。 主要配备 ＣＰＵ 模块 ＣＰＵ３１５－２ＤＰ、ＰＳ３０７－２Ａ 电源 模块各 １ 块，２ 块 ３２ 点 ＤＩ 模块 ＳＭ３２１，２ 块 １６ 点 ＤＯ 模块 ＳＭ３２２。 （３）ＰＬＣ４ 站 ＰＬＣ４ 站主要完成如下任务：对剩余污泥泵的启停 控制及状态检测，并设有一台液位开关，当泥位到达 下限时停泵并报警；对污泥流量的测量及流量值的累 计、对排放水投药量的控制以及对脱水机房脱水机及 其他电机的启停控制。 主要配备 ＣＰＵ 模块 ＣＰＵ３１５－２ＤＰ、ＰＳ３０７－２Ａ 电源 模块各 １ 块，２ 块 ３２ 点 ＤＩ 模块 ＳＭ３２１，１ 块 １６ 点 ＤＯ 模块 ＳＭ３２２，１ 块 ８ 路 ＡＩ 模块 ＳＭ３３１。 ＰＬＣ 的 ＣＰＵ３１５－２ＤＰ 带有 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ 总线接口，且 以 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ 协议通讯。上位机通过 ＣＰ５６１１ 模块接入 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ 网络。考虑到中控室距离 ＰＬＣ 现场距离较远， 故采用的传输速率为 ５００ｋｂｐｓ。中控室的两台工控机 及厂长办公室的管理机组成以太网，采用 ＴＣＰ／ＩＰ 协
２ 工艺流程
该污水处理厂占地 １００ 万 ｍ２。采用德国 ＢＩＯＬＡＫ 污水处理工艺，日处理水规模为 １０ 万 ｍ３。工艺流程 如图 １ 所示。
污水经污水排放管道进入进水井， 经粗格栅流入 进水泵房。粗格栅主要用来拦截较大的悬浮物，以保 护后续的动力设备。污水在进水泵房用水泵提升送至 细格栅，由细格栅流出的污水流入计量渠。计量渠主
关键词：污水处理 现场总线 上位监控 ＷＩＮＣＣ Key words: Ｓｅｗａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ Ｓｅｎｉｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒ ＷＩＮＣＣ
１ 引言
水资源短缺是我国的基本国情之一，由于水污染 控制的相对滞后，受污染的水体逐年增加，又加剧了 水资源的短缺。 我国对水处理的研究，特别是自动化 控制设备方面的研究远远落后于发达国家。因此研制 能满足排放要求、处理效果好、运行费用低和国产化 程度高，且具有先进的自动控制系统的污水处理设备 迫在眉睫。本文以山东某市污水处理厂为例，介绍了 城市污水处理自动监控系统的设计与研究。
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自控工程设计
ＡＵＴＯＣＯＮＴＲＯＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＤＥＳＩＧＮ
ｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）系统，完成数据采 集、处理、监视及对现场设备进行控制等功能。 ３．２ 系统结构图
如图 ２ 所示。
厂长室监控机
工程师站
ＥｔｈｅｒＮｅｔ
３ 方案设计
３．１ 设计思想 选用西门子公司 Ｓ７－３００ ＰＬＣ 作为现场控制单元即
控制主站。根据污水处理工艺流程在现场信号采集点 和电控设备较集中的地方设立分布式远程子站，将现 场监测仪表信号及控制、采集信号接入各远程子站。 通过现场总线将控制主站、远程子站与中央控制室的 上位工程师站相连，便于监控。将上位工程师站、操 作员站与厂长室微机接入以太网，由管理机完成各项 管理和功能。整个自动化监控系统构成 ＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒ－
２００７ 年第ＣＯＮＴＲＯＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＤＥＳＩＧＮ
议。各个计算机之间可以通过网络传递数据并打印报 表等。 ４．２ 系统软件设计
整个系统软件分为上位机监控软件和 ＰＬＣ 现场控 制软件。 ４．２．１ 上位监控软件
本系统采用 １０２４ 点的西门子 ＷＩＮＣＣ 组态软件对 系统进行监控。主画面显示整个污水处理厂的工艺流 程，如图 ３ 所示。通过主画面的各按键进入不同的分 画面，分画面是按照各个远程 ＲＩＯ 来设计的。分画面 还包括报警表格和各模拟量趋势图。整个监控系统的 所有开关量和模拟量都在各个画面中体现出来。监控 系统还具备了实时故障报警和历史数据归档的功能。
厂长室远程管理监控计算机以工业以太网形式与 系统相连，以便于厂长对整个系统进行管理和监控， 并针对实际情况准确发出操作命令。
中央控制级主要功能如下： （１）对分布控制站 ＰＬＣ 送来的数据进行分析处理、 储存、建立全数据库； （２）向 ＰＬＣ 发布指令，实时控制和调节设备运行； （３） 显 示多幅 工艺流程 画面，并 实时显 示巡检 参 数； （４） 在线故障诊断、报警； （５） 历史趋势显示，模拟量数据显示； （６） 打印制表。 ３．３．２ 分布式控制站 共设 ＰＬＣ１、ＰＬＣ２、ＰＬＣ３、ＰＬＣ４ ４ 个分布控制站， 各站实现功能如下： （１）ＰＬＣ１ 站 １） 对 ３ 个粗格栅的监控； ２） 对 ４ 台提升泵（含变频器）控制； ３） 对 ３ 个细格栅的监控；
图 ２ 系统结构图
３．３ 各单元功能描述 ３．３．１ 中央控制级
中央控制级分为中央控制室及厂长室远程管理监 控计算机。中央控制室设有工程师站和操作员站。
工程师站即能完成系统组态、调试及控制参数的 在线修改和设置等，又能完成对整个污水处理厂的数 据采集、监控，报表及打印等功能；操作员站主要完 成对整个污水处理厂的数据采集、监控、报表及打印 等功能。