使用WAGO總線和世紀(jì)星組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

背景介紹

大型污水處理廠各個(gè)反應(yīng)池之間距離較遠(yuǎn)，而工程師要及時(shí)了解各個(gè)環(huán)節(jié)的電機(jī)運(yùn)行情況和閥門的開關(guān)情況、處理前后污水的各項(xiàng)指標(biāo)等各種情況，以便及時(shí)地作出相應(yīng)的調(diào)整。而現(xiàn)在的大型污水處理系統(tǒng)存在著各種各樣的問題。一種方案只用儀表在各個(gè)反應(yīng)池附近進(jìn)行顯示，這樣使工作人員可以了解現(xiàn)在反應(yīng)池的各種指標(biāo)數(shù)據(jù)，但是工程師了解各個(gè)環(huán)節(jié)的情況要花費(fèi)一定的時(shí)間，不利于工程師及時(shí)做出調(diào)整。另一種方案是采用工業(yè)PC和PLC進(jìn)行監(jiān)控，這樣可以及時(shí)了解各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)，及時(shí)做出調(diào)整，但是由于各個(gè)反應(yīng)池與總控制室的距離比較遠(yuǎn)，把這些數(shù)據(jù)采集到控制室耗費(fèi)的成本比較大，一些模擬量可能出現(xiàn)偏差，而且出現(xiàn)問題后檢修不方便。還有采用模塊對(duì)各個(gè)反應(yīng)環(huán)節(jié)的開關(guān)量和模擬量進(jìn)行采集，但是每個(gè)反應(yīng)環(huán)節(jié)需要采集的變量數(shù)量、類型等各不相同，模塊組合不夠靈活，而且模塊對(duì)通訊距離有一定的要求，各個(gè)模塊之間需要通訊線連接，如果出現(xiàn)搜索不到部分模塊的情況，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不夠穩(wěn)定。以上的幾中方案都存在一定的問題，都需要進(jìn)行某些方面的改進(jìn)。

系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)框圖如下：

注釋：PC通過RS485端口與WAGO-I/O-SYSTEM相連，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的控制。

整個(gè)控制系統(tǒng)由WAGO-I/O-SYSTEM，世紀(jì)星組態(tài)軟件，RS485接口，工業(yè)PC組成。

WAGO-I/O-SYSTEM包括現(xiàn)場(chǎng)總線適配器，可編程現(xiàn)場(chǎng)總線控制器，750系列數(shù)據(jù)量輸入輸出模塊，750系列模擬量輸入輸出模塊，WAGO-I/O-PRO編程軟件，WAGO-I/O-CHECK啟動(dòng)和診斷工具軟件。以上配置根據(jù)具體的要求做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

根據(jù)污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)需要采集數(shù)據(jù)和控制輸出的類型和數(shù)量，我們來確定每個(gè)站點(diǎn)WAGO總線750系列的配置，然后通過總線連接到工業(yè)PC上的RS485接口。世紀(jì)星組態(tài)軟件通過MODBUS協(xié)議與WAGO-I/O-SYSTEM相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)參數(shù)的及時(shí)采集，并可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的控制。使用世紀(jì)星組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視、報(bào)警和控制等功能。

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)：根據(jù)污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)的具體需要選用750系列適配器或控制器，通訊接口為RS232或RS485，如果選用750系列的可編程控制器（750-812/814/815/816），則可以分布地完成控制任務(wù)。

管理級(jí)：根據(jù)用戶的需要靈活控制

1． 選擇PC機(jī)或者觸摸屏作為Master，使用自帶的串行接口。

2． 選擇PLC作為Master，例如Schneider…。.

3． 選擇WAGO IPC作為Master，可以連接顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，并且可以通過Ethernet連接上層的管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)。

4． 選擇除750-812/814/815/816之外的750控制器+RS232/RS485接口模塊作為Master。［page］

上位HMI軟件：

要求上位HMI軟件支持MODBUS RTU通訊協(xié)議，如世紀(jì)星，iFIX，Wanderware InTouch，力控，組態(tài)王………

WAGO-I/O-SYSTEM產(chǎn)品的主要特點(diǎn)：

1． 安裝容易 模塊化結(jié)構(gòu)，體積小，節(jié)省空間，即插即用；WAGO籠式彈簧技術(shù)，接線簡(jiǎn)單可靠，抗振動(dòng)，免維護(hù)。

2． 使用靈活 用戶可以根據(jù)需要任意將各種功能模塊組合到一起，并可根據(jù)需要隨時(shí)更換總線適配器和其他功能模塊，為將來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線同意提供方便。

3． 功能齊全 能適應(yīng)多種現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式及串行口通訊；功能模塊品種多，功能齊全，包含有適用于各種電壓等級(jí)信號(hào)的開關(guān)量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊，繼電器模塊，計(jì)數(shù)器模塊，電源模塊，接口模塊等。

4． 設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì) 每個(gè)模塊上的通道數(shù)量少，為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)提供了條件。

5． 連接快速簡(jiǎn)單 通過總線適配器將現(xiàn)場(chǎng)總線輸入/輸出系統(tǒng)快速連接到PLC或PC。

6． 防護(hù)箱可達(dá)IP65防護(hù)等級(jí) 為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的發(fā)展，例如化工業(yè)、食品業(yè)等系統(tǒng)的防護(hù)要求，以及冶金、化工等工礦企業(yè)惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，WAGO為750系列提供了具有IP65防護(hù)等級(jí)的防護(hù)箱。

WAGO總線控制系統(tǒng)可以靈活地采用PROFIBUS，DericeNet，CANopen，MODBUS Ethernet，PROFINET等方案。

世紀(jì)星組態(tài)軟件的主要特點(diǎn)：

1． 超級(jí)圖形制作功能：有漸進(jìn)色填充，從屏幕抓取點(diǎn)位圖，立體管道等，能形象地直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)各種設(shè)備的狀態(tài)。

2． 設(shè)備組態(tài)功能：驅(qū)動(dòng)程序采用COM組件技術(shù)，支持上千種國(guó)內(nèi)外的硬件設(shè)備，并可通過Modem、RS232、RS485、RS422依據(jù)MODBUS協(xié)議與其他軟件進(jìn)行通訊，《世紀(jì)星》可以做主站，也可以作為從站。

3． 先進(jìn)的語音報(bào)警技術(shù)：開創(chuàng)組態(tài)軟件的先河，無需預(yù)先錄制語音，即可讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)普通話語音報(bào)警，不受中文詞匯限制。

4． 全新組態(tài)報(bào)表功能：在工控軟件界首次引入組態(tài)報(bào)表概念，組態(tài)報(bào)表使用方便（類似Excel），用戶可以輕松得到實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表（如班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)等）。

此外，強(qiáng)大的虛擬機(jī)技術(shù)，全新管理組態(tài)概念，監(jiān)控和監(jiān)視一體功能，歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)余功能等強(qiáng)大的功能都是世紀(jì)星組態(tài)軟件所具有的。

功能說明

1． 現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)地傳輸?shù)娇偪刂剖?，通過世紀(jì)星組態(tài)軟件的人機(jī)界面讓工程師及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況以及污水的各項(xiàng)指標(biāo)，以便及時(shí)做出調(diào)整。

2． 根據(jù)污水處理整個(gè)工藝的要求和采集到的數(shù)據(jù)，通過世紀(jì)星組態(tài)軟件對(duì)某些電機(jī)和加藥閥門等設(shè)備及時(shí)進(jìn)行自動(dòng)控制，保證污水可以達(dá)到要求的指標(biāo)。

3． 當(dāng)處理環(huán)節(jié)的參數(shù)超標(biāo)或者某些設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，通過世紀(jì)星進(jìn)行報(bào)警，以便技術(shù)人員及時(shí)處理故障，縮短判斷故障時(shí)間，提高處理效率節(jié)省成本。

4． 世紀(jì)星組態(tài)軟件可以顯示污水各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，技術(shù)人員可以及時(shí)進(jìn)行分析，判斷其走向，尋找規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

運(yùn)用世紀(jì)星組態(tài)軟件還可以實(shí)現(xiàn)一系列強(qiáng)大的功能，例如組態(tài)報(bào)表功能，可以隨時(shí)查找歷史數(shù)據(jù)；與其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換功能等。

結(jié)果分析

采用WAGO總線控制系統(tǒng)及時(shí)可靠地把大型污水處理系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偪刂剖?，比其他方案配置靈活，成本低，檢修簡(jiǎn)單，不容易出現(xiàn)故障。世紀(jì)星組態(tài)軟件及時(shí)地把傳輸來的數(shù)據(jù)顯示在PC機(jī)上，并且可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行自動(dòng)控制，使污水達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。世紀(jì)星軟件可以及時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中各種設(shè)備故障進(jìn)行報(bào)警，并可以對(duì)一些指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示，分析其走向。系統(tǒng)還可以根據(jù)實(shí)際情況靈活配置和修改，實(shí)施方便。