给排水处理监控系统要点.docx

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给排水处理监控系统要点

第1章给排水处理监控系统工艺分析1

1.1给排水工程简述1

1.2紫金桥软件概述2

第2章给排水处理监控系统设计3

2.1给排水处理监控系统仪表的选择4

2.2给排水处理监控系统传感器的选型4

2.3给排水处理监控系统控制方案分析5

第3章基于紫金桥的给排水处理监控系统程序设计6

3.1建立设置界面6

3.2窗口属性设置6

3.3主控界面7

3.4历史趋势界面8

3.5大系统水系统画面10

第四章结论与体会11

参考文献12

第1章给排水处理监控系统工艺分析

1.1给排水工程简述

给排水工程主要是：

用水文学和水文地质学的原理解决取水和排水的有关问题；用水力学的原理解决水的输送；用物理、化学和微生物学的原理进行水质的处理和检验。

19世纪后期，基于对城市公共卫生重要性的认识，在美国形成了卫生工程学科，给排水工程是其主要组成部分。

20世纪60年代在美国、80年代在中国形成环境工程学科，又从水环境的高度把给排水工程原有内容的大部分包括在内，使给排水工程和环境工程、水资源工程以及环境科学互相交叉，共同发展。

电子计算机和系统工程应用于给排水工程的规划、设计、施工和运行管理，使给水质量与废水处理进入一个新阶段。

给水水源有地表水、地下水和再用水。

地表水主要指江河、湖泊、水库和海洋的水，水量充沛，是城市和工厂用水的主要水源，但水质易受环境污染；地下水水质洁净，水温稳定，是良好的饮用水水源；再用水是工业用水的重复使用或循环使用，先进国家的工业用水中约60%～80%是再用水。

给水工程是为居民和厂、矿、运输企业供应生活、生产用水的工程。

由给水水源、取水构筑物、输水道、给水处理厂和给水管网组成，具有取集和输送原水、改善水质的作用。

给水水源——有地表水、地下水和再用水。

地表水主要指江河、湖泊、水库和海洋的水，水量充沛，是城市和工厂用水的主要水源，但水质易受环境污染；地下水水质洁净，水温稳定，是良好的饮用水水源；再用水是工业用水的重复使用或循环使用，先进国家的工业用水中约60％～80％是再用水。

取水构筑物——有地表水取水构筑物和地下水取水。

从远距离水源输水到用水地点的整个输水系统，包括管道、明渠、暗渠和桥梁、隧道等。

排水工程是排除人类生活污水和生产中的各种废水、多余的地面水的工程。

由排水管系（或沟道）、废水处理厂和最终处理设施组成。

通常还包括抽升设施（如排水泵站）。

排水管系——收集和输送废水（污水）的管网，有合流管系和分流管系。

合流管系只有一个排水系统，雨水和污水用同一管道排输。

分流管系有两个排水系统：

雨水系统收集雨水和冷却水等污染程度很低、不经过处理直接排入水体的工业废水，其管道称雨水管道；污水系统收集生活污水及需要处理后才能排入水体的工业废水，其管道称污水管道。

废水处理厂——包括沉淀池、沉沙池、曝气池、生物滤池、澄清池等设施及泵站、化验室、污泥脱水机房、修理工厂等建筑，废水处理的一般目标是去除悬浮物和改善耗氧性，有时还进行消毒和进一步处理。

最终处理设施——视不同的排水对象设有水泵或其他提水机械，将经过处理厂处理满足规定的排放要求的废水，排入水体或排放在土地上。

1.2紫金桥软件概述

紫金桥监控组态软件由紫金桥公司出版，是由中石油出资成立的专门从事计算机软件产品开发的高新技术企业，是中国石油天然气集团的软件开发基地。

公司专注于自主知识产权软件产品“实时数据库系统”和“监控组态软件”的开发与推广工作，以为企业集团及客户提供完整的自动化&信息化解决方案为己任。

公司与中科院、清华大学、中国科技大学、石油大学等国内著名高等学府和科研机构保持着紧密的合作关系，同时还与国外知名大公司保持技术协作关系。

紫金桥软件技术有限公司是国内最早研发国产大型实时数据库产品的公司之一。

先后承担了国家“九五”攻关项目《实时数据库及其监控系统平台软件》的开发工作、国家863计划示范工程《大庆石化总厂乙烯厂》和《大庆石化化肥厂》项目的开发及国家863项目《实时数据库系统的研究开发》。

在国家863验收会议上，紫金桥实时数据库产品受到了验收专家高度评价。

紫金桥监控组态软件是紫金桥公司在长期的科研和工程实践中开发的通用工业组态软件。

紫金桥组态软件在实际应用中，以其可靠性、方便性和强大的功能得到用户的高度评价，用户已经广泛应用于石化、炼油、汽车、化工、冶金、制药、建材、轻工、造纸、采矿、环保、电力、交通、智能楼宇、仓储、物流、水利等多个行业和领域的过程控制、管理监测、现场监视、远程监视、故障诊断、企业管理、资源计划等系统。

紫金桥组态软件主要特点：

紫金桥组态软件是真正的客户/服务器软件，同时支持分布式服务器和分布式客户端。

一处定义，多处引用：

在服务器端定义的点，可以同时在多个客户端上引用，减少组态工作量和避免数据的不一致性。

强大的数据库处理核心：

数据库服务器可以进行各种运算和数据处理，如量程变换、报警、历史数据记录、控制、流量累计等多种处理，支持数据库脚本，在核心级实施控制，满足控制的实时需求。

灵活的点参数结构，用户根据需要组态自定义点类型和点参数，满足个性化需求。

丰富的驱动：

紫金桥组态软件在长期的应用过程中，开发了数百种久经考验的通讯接口，支持各类智能仪表、智能模块、变频器、板卡、和。

同时支持、等各类开放接口。

逼真的图形系统：

全面支持过渡色、透明色，支持各种图形画刷，真实再现生产流程，能设计出逼真的图形效果。

系统预先定义了数百种标准图形，如泵、阀、马达等，可以大大缩短开发时间。

用户也可以自定义图库，一劳永逸。

功能强大的脚本系统：

系统支持多种触发形式的脚本，如键动作、数据刷新动作、条件动作、应用动作、窗口动作、对象动作，可以构建各类复杂系统。

报表系统：

紫金桥组态软件本身提供了报表系统，可以支持紫金桥的各类运算和函数，可把紫金桥的各类（包括实时、历史、统计等）数据无缝嵌入。

丰富的组件对象：

可以直接在画面中插入各类标准控件，如文本编辑框、下拉框、列表框、表格、复选框等，全面支持各类控件和对象，提供各种功能组件如温控曲线、时间调度、自定义菜单等。

由紫金桥监控组态软件来模拟氨气处理控制系统，该系统用来对该系统对氨气处理进行监控，将输煤处理运行时各个运行参数实时采集到紫金桥监控组态软件对应变量中。

紫金桥监控组态软件具有如下功能：

1、率先推出脚本调试功能。

2、增加窗口自定义函数，增加画面图层功能,支持字符串历史存取。

3、增加子窗口、模态窗口、窗口间数据访问等功能。

4、支持中英文操作系统,支持7操作系统。

5、完善临时数组、窗口数组、全局数组等数据结构。

6、进一步更新驱动设备。

第2章给排水处理监控系统设计

2.1给排水处理监控系统仪表的选择

该系统由两部分完成：

给水系统和排水系统。

该系统为反渗透纯水系统，包括一级反渗透、二级反渗透。

主要控制系统有原水阀、原水泵、一级高压泵、一级纯水泵、二级纯水泵等，输入监控点有两个电导率、2个流量、2个值、一个水箱液位、1个温度点以及故障信号等。

叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。

叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。

泵体也称泵壳，它是水泵的主体。

起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。

泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。

填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。

填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。

始终保持水泵内的真空！

当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！

保持水泵的正常运行。

所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！

在运行600个小时左右就要对填料进行更换。

本系统的控制要求如下：

高位水箱与低位水箱中均设液位计，将水位信号送至2003控制器，实现自动控制；回水泵应同时接受这两个水箱的制约。

当低位水箱处于低水位时，为了避免水泵的空转，无论高水位水箱如何，回水泵都不能启动；应设有3台电动机运行指示器及自动鼓掌显示，液位显示。

3抬电机均有过载保护，短路保护，对于变频器启动时，应先是接触器通电，然后变频器通电；停止时，变频器先停止运行，然后接触器断电。

设手动/自动方式转换，手动时，可优操纵者分别启动每台水泵；自动时，制定启动运行后，由控制器根据高/低位水箱的液位计信号进行逻辑运算判断后，对3台水泵运行实现自动控制；手动十，3台水泵可同时运行，而自动时，生活泵和消防泵不能同时运行；对生活泵要能实现恒压供水。

手动控制时，变频器解除；实现集中控制台，实验室，现场水泵三地控制；当消防信号引入后，自动启动消防泵；自动失效时，可手动强迫启动。

2.2给排水处理监控系统传感器的选型

主电路设计——由于功率最大的电动机仅为3，故采用直接启动方式；各电机均设有过载保护1，2，3。

各台水泵均设有短路保护装置。

选择及分配——根据上述控制要求可统计出现输入信号10个，输出信号5个，故可选用2003输入模块为435和混合模块211，它可实现16点输入和8点输出，因此在本系统使用尚有余量，可供增加备用泵时使用。

2.3给排水处理监控系统控制方案分析

本系统以为控制主体，并配置组态软件作为监控系统，来实现对系统的数据监视和流程控制。

系统网络结构简单，通过工业总线形式从各设备传感器、压力仪表等采集数据，通过软件设计控制程序，对现场开关、阀门等进行监控处理，并可以以多种工作方式进行操作，如就地操作模式、远程操作模式、自动流程控制等，将设备进行集中控制管理，并监视其运行状况，方便进行故障处理。

控制站同监控计算机之间通过以太网进行数据通讯，控制终端均设置在监控中心，由工作人员进行监控。

上位机根据工艺流程设计监控画面，具有数据采集显示、数据存储管理、报警输出、历史数据存储及报表生成等功能，并连接网络打印机，方便生产过程中需要生成各种报表文件。

该系统设计了冗余的配置模式，两台上位机通过以太网相连接，正常时主机进行于的通讯，而主机发生异常时由从机与下位控制系统通讯，数据同步备份，保证了数据一致和完整性，使生产安全稳定的运行。

此外在制水系统制备及运行过程中还存在着内部污染。

内部污染与制水污染系统的设计、选材、运行、维护、贮存、使用等因素密切相关。

各种水处理设备可能成为微生物的内部污染源，如原水中的微生物被吸附于活性炭、去离子树脂、顾虑膜和其他设备的表面上，形成生物膜，存活于生物膜中的微生物受到生物膜的保护，一般消毒剂对它不起作用。

另一个污染源存在于分配系统里。

微生物能在管道表面、阀门和其他区域生成菌落并在那里大量繁殖，形成生物膜，从而成为持久性的污染源。

因此国外一些企业对制水系统的设计有比较严格的标准。

第3章基于紫金桥的给排水处理监控系统程序设计

3.1建立设置界面

使用紫金桥监控组态软件来建立一个新的工程。

如图3-1所示。

图3-1建立新工程

单击确认后，出现操作页面，如图3-2所示。

图3-2建立新的界面

3.2窗口属性设置

然后对窗口进行定义，设置窗口属性，如图3-3

图3-3窗口属性设置

3.3主控界面

使用紫金桥监控组态软件在画面上绘制出输煤处理控制系统的工作部件，在图库中找到相应的部件，将输煤系统的工作流程完整的显示出来。

写好各个部件的名称，调整各部件的大小和颜色使得画面整齐美观。

紫金桥监控组态软件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。

找出给排水控制系统所需要的相应部件，绘图分析及运行。

如图3-4、3-5所示：

3.4主控界面图

3.5运行界面

3.4历史趋势界面

趋势曲线有实时趋势曲线和历史趋势曲线两种。

趋势曲线的外形类似于坐标纸，X轴代表时间，Y轴代表变量值。

最多可显示4条实时趋势曲线，历史趋势曲线最多可显示8条。

而一个画面中可定义数量不限的趋势曲线（实时趋势曲线或历史趋势曲线）。

在趋势曲线中工程人员可以规定时间间距，数据的数值范围。

历史趋势设置及历史趋势界面图，如图3-6、图3-7所示：

图3-6历史趋势设置图

图3-7历史趋势界面

3.5大系统水系统仪表界面

在对工业现场监控时，如果一旦发现某一个参数的数值发生了异常，就应该马上的通知操作人员，以便于操作人员对异常情况采取及时而有效的措施，避免发生重大的损失。

在紫金桥实时数据库中可以使用报警来完成对异常的通知。

紫金桥系统中报警的产生、处理和保存都在实时数据库中完成，当需要显示报警时，可以运行人机界面系统来显示报警.

报警系统设置及报警运行图，如图3-8、图3-9所示：

图3-8警报设置图

3-9警报运行

第4章结论与体会

紫金桥对我们来说是一款新接触的软件，在两个星期的时间里，不能说完全融会贯通，但是也可以制作一些简易的控制系统了，让我们懂得只要有耐心，有毅力没有什么不可能完成的。

当然老师的入门讲解是不可或缺的，但是毕竟是师父领进门修行在个人，所以个人的努力是少不了的，紫金桥这组软件包含了很多技术在内，通过学习运用组态王，我们巩固了语言命令的运用，简单的接触了自动控制，这对于自动化专业的学生是有非常大的帮助。

要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图；不要妄想一次将整个设计弄好，要反复修改，不断改进才行；自此过程中遇到问题是很正常的，遇到问题不能放弃，应该分析清楚，避免下次在遇到同样的问题，发现、提出、分析、解决问题和事件能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。

将理论的构思和实际的操作联系在一起，又操作去验证理论的构思，才能使我们对自动控制的理论有着更深的领悟，这样的动手能力和钻研精神对于未来的学习，工作都有着非常重大的意义。

在整个过程中，我学到了新知识、增长了见识。

在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。

脚踏实地，认真严谨，实事求是，坚持不懈的精神是我在这次设计中最大的收益。

我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。

通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识还提高了我考虑问题、分析问题的全面性以及动手操作能力。

使我的综合能力有了一个很大的提高。

参考文献

[1]马国华.监控组态软件及其应用[M].北京：

清华大学出版社,2003.

[2]华红艳.工业组态技术教程[M].北京：

化工专业出版社，2001.

[3]孙肖子.传感器及应用[M].北京：

电子工业出版社,1996.

[4]徐爱钧.智能化仪表测量控制原理与设计[M].北京：

北京航空航天大学出版社,1995.

[5]康勇.工业纯水设备技术及应用[M].北京：

化学工业出版社，2002.