聯(lián)合站污水處理監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計

1、污水處理是油田聯(lián)合站生產(chǎn)過程的一項重要環(huán)節(jié)，因為含油污水不合理處理回注和排放，不僅使油田地面設(shè)施不能正常運(yùn)行，而且會因地層堵塞而帶來危害，同時也會造成環(huán)境污染，影響油田安全生產(chǎn)。因此必須合理的處理利用含油污水。本設(shè)計基于組態(tài)王工業(yè)控制軟件，根據(jù)分析油田聯(lián)合站的污水處理的工藝流程。從油田污水處理安全、高效的角度出發(fā)。最終設(shè)計出了基于PID控制、水罐液位控制、閥門開度控制的監(jiān)測控制系統(tǒng)，同時為了更安全,在控制系統(tǒng)中加入了報警、報表、手動和自動的控制，以保證生產(chǎn)工作順利的進(jìn)行。經(jīng)過實驗驗證，所設(shè)計的污水處理監(jiān)測控制方案達(dá)到了預(yù)期的設(shè)想,滿足控制要求。既保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,又保證了油田污水處理生產(chǎn)過程的安

2、全高效,降低了油田生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：污水處理；組態(tài)王；PID控制；液位AbstractWastewater treatment is oilfield production station is an important link of the process, because of oily wastewater unreasonable processing injection and emissions, which not only the normal operation of oil facilities, and will not harm caused by formation

3、 plug, also can cause environmental pollution, influencing oilfields safety production. Therefore must be reasonable utilization of oily wastewater treatment.The design is based on configuration Kingview ontrol software, according to the analysis of oil station of wastewater treatment process. From

4、the sewage processing safe, efficient. The final design based on PID control, water level control valve control and monitoring control system, at the same time, in order to safer in the control system of alarm, statements, joined the manual and automatic control, in order to ensure production work s

5、moothly.Through the experiment, the design of wastewater monitoring control scheme reached the expected, meet the needs of the control system. To protect the ecological environment, as well as the sewage processing manufacturing high quality, reduce the cost of oilfield production.Keywords: sewage t

6、reatment, Kingview, PID control, level目錄第1章概述11.1 課題研究背景與意義11.2 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀21.3 課題的主要研究內(nèi)容5第2章總體設(shè)計分析及方案62.1 聯(lián)合站污水處理工藝分析62.2 污水處理工藝6反沖洗工藝72.4 污水處理工藝流程圖9第3章 PID基礎(chǔ)知識及參數(shù)整定113.1 PID算法113.2 PID液位控制參數(shù)整定13第4章監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計164.1 總體的控制系統(tǒng)164.2 上位機(jī)和下位機(jī)的選擇184.3 報警的設(shè)計214.4 歷史記錄的存儲和查詢設(shè)計234.5 報表的顯示和打印設(shè)計254.6 儀表的選擇264.7 檢測控制運(yùn)行

7、結(jié)果274.8 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能28結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄132附錄233第1章 概述1.1 課題研究背景與意義一、污水處理利用的重要性如果含油污水不合理的處理回注和排放，不僅使油田地面設(shè)施不能正常運(yùn)行，而且會因地層堵塞而帶來危害，同時也會造成環(huán)境污染，影響油田安全生產(chǎn)。因此必須合理的處理和利用含油污水。隨著油田注水開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行，到來了兩大問題。一是注入水的水源問題，人們希望得到能量大而穩(wěn)定的水源，油田注水開發(fā)初期注水水源是通過開采淺層地下水或地表水來解決的，過量開采清水會引起局部底層水位下降，影響生態(tài)環(huán)境；二是原油含水量不斷上升，含油污水量越來越大，污水的排放和處理是個大問題，大量

8、含油污水不合理排放會引起受納水體的潛移性侵害，污染生態(tài)環(huán)境。在生產(chǎn)實踐中，人們認(rèn)識到油田污水回注是合理開發(fā)和利用水資源的正確途徑。二、腐蝕防護(hù)與環(huán)境保護(hù)眾所周知，水對金屬設(shè)備和管道會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，油田含油污水由于礦化度高，又溶解了不同程度的硫化氫、二氧化碳等酸性氣體的溶解氧，這樣的污水回收處理和回注地層會對處理設(shè)施、回注系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕。例如某油田一條鋼質(zhì)污水回注管線一年內(nèi)腐蝕穿孔123次，注水泵一般運(yùn)行6-15天即因腐蝕被迫停產(chǎn)，點蝕程度達(dá)到4毫米。由于油田污水水質(zhì)十分復(fù)雜，污水中大量成垢鹽類隨著溫度、壓力變化，以及因與不同水體的混合，將出現(xiàn)結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。例如，某油田一口油井投產(chǎn)僅10天，集

9、油管就因結(jié)垢而被堵死，先后更換6次管線，最后被迫關(guān)井。污水中含有大量的有機(jī)物，加上適宜的溫度范圍為有害細(xì)菌提供了良好的滋生環(huán)境。例如某南方油田注水泵，由于細(xì)菌生長，泵吸入口濾網(wǎng)出現(xiàn)了粘膜，使其發(fā)生了堵塞。又如，某油田污水中含有硫酸鹽還原菌達(dá)7.5×104個/ml；另一油田污水貼細(xì)菌含量則達(dá)到1.5 ×105個/ml。細(xì)菌增生嚴(yán)重制約了油田污水處理和注水系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。針對我國目前污水處理現(xiàn)狀，個陸上油田污水基本后進(jìn)行處理回注，最大限度地減少污水直接外排，從而達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。另外，針對油田污水腐蝕、結(jié)垢和細(xì)菌增生造成的危害，應(yīng)采取有力的緩蝕、阻垢和殺菌措施，不斷提高和改

10、進(jìn)油田水處理技術(shù)，充分預(yù)防對金屬設(shè)備、管道和注水系統(tǒng)設(shè)施產(chǎn)生較嚴(yán)重的腐蝕1。三、合理利用污水資源由于現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展和城市人口的增加，生活用水和工業(yè)用水急劇增加，因此不少國家頗感水源不足。解決水源短缺的方法之一是提高水的循環(huán)利用率。石油行業(yè)注水開發(fā)油田，隨著開采時間的延長采出污水量逐漸增加，將油田污水經(jīng)處理后代替地下水進(jìn)行回注是循環(huán)利用水的一種方式。如果污水處理回注率為100%，即不管原油含水率多高，從油層中采出的污水和地面處理、鉆井、作業(yè)過程排出的污水全部處理回注，那么注水量中只需補(bǔ)充由于采油造成地層虧空的水量便可以了。這樣，不僅可以節(jié)省大量清水資源和取水設(shè)施的建設(shè)費用，而且，使油田污水資

11、源變廢為寶，實施可持續(xù)發(fā)展，提高油田注水開發(fā)的總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在石油開采過程中產(chǎn)生的工業(yè)污水未經(jīng)任何處理或者僅經(jīng)過非常簡單的沉淀及油水分離后就排放在工業(yè)現(xiàn)場,對生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞,同時也造成了資源的浪費。大慶油田在近幾年實施污水處理計劃,開展污水處理生產(chǎn)項目,其中污水處理的自動化控制是污水處理項目中的重要組成部分。通過對生產(chǎn)污水的處理,進(jìn)一步油水分離,沉淀分離水中懸浮物,將生產(chǎn)污水處理成酸堿度適宜,所含鹽分較少的工業(yè)凈化水。這樣一方面可以減少工業(yè)污水對油田生態(tài)環(huán)境的破壞,具有長遠(yuǎn)的社會意義;另一方面可以充分利用油田污水的可再用資源,減少對普通油井回注水的需求,節(jié)約生產(chǎn)成本和資源消耗,具

12、有很大的經(jīng)濟(jì)意義。國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀.物理法物理處理法的重點是去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。物理法主要包括重力分離、離心分離、過濾、粗?；?、膜分離和蒸發(fā)等方法。重力分離技術(shù)，依靠油水比重差進(jìn)行重力分離是油田廢水治理的關(guān)鍵。從油水分離的試驗結(jié)果看，沉淀時間越長，從水中分離浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作為含油廢水治理的基本手段，已被各油田廣泛使用。離心分離是使裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場，因顆粒和污水的質(zhì)量不同，受到的離心力也不同。質(zhì)量大的受到較大離心力作用被甩向外側(cè)，質(zhì)量小的則停留在內(nèi)側(cè)，各自通過不同的出口排出，達(dá)到分離污染物的目的。含油廢水經(jīng)離心分離后

13、，油集中在中心部位，而廢水則集中在靠外側(cè)的器壁上。按照離心力產(chǎn)生的方式，離心分離可分為水力旋流分離器和離心機(jī)。其中水力旋流器，由于具有體積小、重量輕、分離性能好、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點，而備受重視。目前在世界各油田，如中東、非洲、西歐、美洲等地區(qū)的海上和陸地油田都有應(yīng)用。我國引進(jìn)的數(shù)套Vortoil水力旋流器，在油田污水處理上取得了良好的效果。粗?；?，是指含油廢水通過一個裝有粗?；牧系脑O(shè)備時，油珠粒徑由小變大的過程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、無煙煤、蛇紋石、陶粒、樹脂等材料。粗?；凸抻靡匀コ?jīng)前期治理后的含油污水中的細(xì)小油珠和乳化油。過濾器有壓力式和重力式兩種，目前我國油田普遍采用的是壓

14、力式，有石英砂過濾器、核桃殼過濾器、雙層濾料過濾器、多層濾料過濾器等。近年來，隨著纖維材料的發(fā)展，以纖維材料為濾料發(fā)展起來的深床高精度纖維球過濾器，因其具有纖維細(xì)密、過濾時可形成上大下小的理想濾料空隙分布、納污能力大、反洗濾料不流失等優(yōu)點，發(fā)展迅速。膜分離技術(shù)被認(rèn)為是“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”，是一大類技術(shù)的總稱。主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。特別是超濾，己經(jīng)在除油的相關(guān)研究中取得了定的進(jìn)展，逐漸從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用階段，Humphery等人采用Membralox陶瓷膜進(jìn)行了陸上和海上采油平

15、臺的采出水處理研究，經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后取得了較好的效果，懸浮物含量由73290mg/L降低到1mg/L以下，油含量由8583mg/L降低到5mg/L以下。Simms等人采用高分子膜和Membralox陶瓷膜對加拿大西部的重油采出水進(jìn)行了處理，懸浮物含量由1502290mg/L降低到1mg/L以下，油含量由1251640mg/L降低到20mg/L以下。美國在1991前后研究了一種陶瓷超濾膜處理采出水用于油田回注，在美國路易斯安那、墨西哥灣的海上和陸上油田進(jìn)行了小規(guī)模生產(chǎn)實驗。采出水先進(jìn)行投加化學(xué)藥劑和沉降分離常規(guī)處理后，出水含油為27583mg/L，經(jīng)過超濾處理后降為10mg/L以下。美國加利福

16、尼亞的德克薩斯砂道油田位于薩里納斯谷，氣候干旱，特別是近幾年來地下水位降到臨界點，因此研究決定向地下水注入高質(zhì)量的水以補(bǔ)充水源的不足，實驗以砂道油田采出水作為水源，用膜法處理使其滿足飲用或灌溉要求。Chen等對µm陶瓷膜處理油田采出水進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過Fe(OH)2預(yù)處理，可使油質(zhì)量分?jǐn)?shù)由27×106583×106降低到5×106以下，懸浮固體由73×106350×106降低到1×106以下，通過反沖和快速沖洗，膜通量能在較長時間內(nèi)達(dá)到3000L/(m2h)。在國內(nèi)，李永發(fā)等用超濾膜處理勝利油田東辛采油廠預(yù)處理過的廢水，處

17、理后油截留率為97.7%，能達(dá)到低滲透油田回注水標(biāo)準(zhǔn)。梁立軍等用中空纖維超濾器對大慶油田的注水站的回注水進(jìn)行了試驗，開發(fā)的膜組件在通量上比常規(guī)的中空纖維組件大34倍，在的壓差下，其通量最大。溫建志等采用中空纖維超濾膜對油田含油廢水進(jìn)行了處理，研究表明，總懸浮固體質(zhì)量濃度由下降為，油質(zhì)量濃度由下降為，達(dá)到滿意的效果。王懷林等采用南京化工大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所生產(chǎn)的µm和µm陶瓷微濾膜對江蘇真武油田的采出水進(jìn)行處理，效果很好。1.2.2 化學(xué)法化學(xué)法主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì)，特別是含油廢水中的乳化油。包括混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和法?；?/p>

18、凝沉淀法是借助混凝劑對膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，在絮凝劑的作用下，發(fā)生絮凝沉淀以去除污水中的懸浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝劑主要有鋁鹽類、鐵鹽類、聚丙烯酰胺（PAM）類、接枝淀粉類等?；瘜W(xué)氧化是轉(zhuǎn)化廢水中污染物的有效方法，能將廢水中呈溶解狀態(tài)的無機(jī)物和有機(jī)物轉(zhuǎn)化為微毒、無毒物質(zhì)或轉(zhuǎn)化成容易與水分離的形態(tài)。該法分為化學(xué)氧化法，電解氧化法和光化學(xué)催化氧化法3類?；瘜W(xué)氧化是指利用強(qiáng)氧化劑(如O2、O3、Cl2、H2O2、KMnO4、K2FeO4等)氧化分解廢水中油和COD等污染物質(zhì)以達(dá)到凈化廢水的一種方法。電解氧化法是指在廢水中插上電極，通以一定的直流電廢水中的油和C

19、OD等污染物在陽極發(fā)生電氧化作用或與電解產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)(如C12、C1O、Fe3等)發(fā)生化學(xué)氧化還原作用，以達(dá)到凈化廢水的一種方法。光化學(xué)催化氧化法是指以半導(dǎo)體材料(如TiO2、Fe2O3、WO3等)利用太陽光能或人造光能(如紫外燈、日光燈等)使廢水中的油和COD等污染物質(zhì)降解以達(dá)到凈化廢水的一種方法。目前常用的處理含油廢水的方法包括超臨界水氧化、濕式空氣氧化、臭氧氧化、TiO2電極氧化、Fenton試劑氧化等2。1.2.3 物理化學(xué)法油田污水物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。氣浮法是將空氣以微小氣泡形式注入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的油粒粘附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣層從水中分

20、離。常投加浮選劑提高浮選效果，浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用，另一方面還有吸附架橋作用，可以使膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。張登慶等把電氣浮技術(shù)應(yīng)用于油田采出水處理中，研究表明電氣浮工藝用于油田采出水除油及殺菌是可行的。陽極用于除油，陰極用于殺菌，除油率為8090，電耗約為h/m3。吸附法主要是利用固體吸附劑去除廢水中多種污染物。根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附可分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附三種類型。油田污水處理中采用的吸附主要是利用親油材料來吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，由于其吸附容量有限，且成本高，再生困難，使用受到一定的限制，故一般只用于含油廢水的深度處理。因此，近年來開

21、展了尋求新的吸油劑方面的研究，研究主要集中在兩點：一是把具有吸油性的無機(jī)填充劑與交聯(lián)聚合物相結(jié)合，提高吸附容量：二是提高吸油材料的親水性，改善其對油的吸附性能。20世紀(jì)70年代，美國學(xué)者Richard首次提出了超聲波輻照的化學(xué)效應(yīng)，隨著超聲波技術(shù)的不斷發(fā)展，大功率超聲波設(shè)備的問世，超聲波的物理化學(xué)效應(yīng)逐漸成為人們的研究熱點。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外學(xué)者紛紛致力于超聲波降解有機(jī)物的研究，開始將超聲波應(yīng)用于控制水污染，尤其是治理廢水中難以降解的有毒有機(jī)污染物，結(jié)果表明，超聲波對污染水體的降解機(jī)理是聲空化效應(yīng)及由空化產(chǎn)生的增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)的活性自由基的作用。李書光等在超聲波處理石油污水的實驗中探討了

22、時間、功率、PH值和溫度的影響。另外，徐有生等取得專利并大力推廣的微波能水處理技術(shù)，也開始應(yīng)用于油田污水。1.2.4 生物法生物法是利用微生物的生化作用，將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單的物質(zhì)，將有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，從而使廢水得以凈化。根據(jù)氧氣的供應(yīng)與否，將生物法分成好氧生物處理和厭氧生物處理，好氧生物處理是在水中有充分的溶解氧的情況下，利用好氧微生物的活動，將廢水中的有機(jī)物分解為CO2、H2O、NH3、NO3¬等；厭氧生物處理的特點是可以在厭氧反應(yīng)器中穩(wěn)定的保持足夠的厭氧生物菌體，使廢水中的有機(jī)物降解為CH4、CO2、H2O等。生物法較物理或化學(xué)方法成本低，投資少，效率高，無二次污染

23、，廣泛為各國所采用。油田廢水可生化性較差，且含有難降解的有機(jī)物，因此，目前國內(nèi)外普遍采用A/O法、接觸氧化、曝氣生物濾池（BAF）、SBR、UASB等處理油田污水3。1.3 課題的主要研究內(nèi)容本設(shè)計主要是利用組態(tài)王這種工業(yè)控制對象人機(jī)接口的智能軟件，來監(jiān)測控制油田聯(lián)合站污水處理的整個過程，以防止危險出現(xiàn)，防患于未然以保證油田聯(lián)合站的污水處理過程安全、高效的運(yùn)行。本設(shè)計主要是利用PID算法來控制整過水罐液位的變化，通過各參數(shù)的調(diào)整及工程經(jīng)驗來選出合理的參數(shù)。通過組態(tài)王軟件顯示報警、報表、歷史曲線和實時曲線等我們需要了解的數(shù)據(jù)。我們通過這些數(shù)據(jù)來檢測控制污水處理過程，保證其安全、有效的運(yùn)行。主要的

24、研究內(nèi)容如下：1、 掌握組態(tài)王的基礎(chǔ)知識及PID控制的各種原理公式；2、 然后分析、研究污水處理工藝，利用組態(tài)王設(shè)計污水處理的工藝流程圖；3、 最后根據(jù)控制要求畫出控制界面，在控制界面上實現(xiàn)檢測控制；4、 結(jié)合組態(tài)王軟件調(diào)試、修改程序，實現(xiàn)污水處理的自動控制。第2章 總體設(shè)計分析及方案2.1 聯(lián)合站污水處理工藝分析油田污水是從生產(chǎn)單井和各計量站、原油聯(lián)合站等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)對原油進(jìn)行簡單的油、水、氣三相分離后直接產(chǎn)生的。這種油田污水直接排放到地表會造成對環(huán)境的污染,直接回注到地層既容易腐蝕回注設(shè)備也容易造成對油層和地下水的破壞。油田的污水成分較為復(fù)雜,主要包括少量原油、固體雜質(zhì)顆粒、硫化物等。目前,

25、大慶油田主要采用向污水中添加化學(xué)藥劑通過破乳、絮凝、中和等化學(xué)方法結(jié)合沉降、過濾等物理手段的凈化方法對油田污水進(jìn)行處理。由于污水中含有少量的原油,僅僅通過物理方法很難達(dá)到徹底除油的目的,因此需要在提升泵的入口處加入適量破乳劑將原油從水胞中剝離,再通過油水分離就能很好地起到除油的作用;油田的生產(chǎn)污水基本上是偏酸性的,酸性污水對管道設(shè)備的腐蝕很嚴(yán)重,因此就需要在反應(yīng)罐中添加復(fù)合堿以提高PH值。污水中的固體雜質(zhì)顆粒是監(jiān)測水質(zhì)否標(biāo)的重要指標(biāo)之一,這些雜質(zhì)顆粒一般是懸浮在污水中使污水呈混濁狀態(tài),通過在反應(yīng)罐中添加絮凝劑使這些雜質(zhì)結(jié)成絮狀物沉淀下來,能夠大大改善污水的水質(zhì)，通常為了平衡水中各種鹽分比例進(jìn)一

26、步改善產(chǎn)出水質(zhì),還要投加一定量的離子調(diào)整劑。本控制系統(tǒng)其工藝流程為：來自聯(lián)合站的污水，進(jìn)入緩沖罐，通過緩沖罐的升壓泵將污水打入過濾罐進(jìn)行過濾，經(jīng)過濾后的污水最后輸出到站外，供聯(lián)合站其它系統(tǒng)使用；需要對過濾罐進(jìn)行反沖洗時，用反沖洗泵將反沖洗罐液體打入過濾罐進(jìn)行反沖洗操作，最后把反沖洗產(chǎn)生的深度污水回收到回收池。根據(jù)工藝人員提供回收池水位來控制閥門的大小。使回收池的水位不能太高也不能太低，太高容易溢出，而太低更易發(fā)生危險。從工藝流程上可以看出,回收池的水位對整個控制系統(tǒng)的安全有著非常重要的作用,系統(tǒng)必須盡可能保證反應(yīng)罐入口來水流量的穩(wěn)定性,在反應(yīng)罐前增加污水調(diào)儲罐和在反應(yīng)罐入口添加污水提升泵,并由

27、系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖控制調(diào)節(jié)儲罐的液位和提升泵的排量力求流量穩(wěn)定,這樣會大大增加控制系統(tǒng)的安全性4。2.2污水處理工藝來自聯(lián)合站的污水，進(jìn)入緩沖罐，通過緩沖罐的升壓泵將污水打入過濾罐進(jìn)行過濾，經(jīng)過濾后的污水最后輸出到站外，供聯(lián)合站其它系統(tǒng)使用。圖2-1給出了油田聯(lián)合站污水處理的工藝流程簡圖。慮罐的進(jìn)水方式為上進(jìn)下出方式。圖2-2給出了慮罐的進(jìn)水方式圖5。含有污水緩沖水罐升壓處理一次處理二次處理物理殺菌回收注入加藥處理圖2-1 污水處理工藝流程圖2-2 慮罐的進(jìn)水方式圖2.3反沖洗工藝油田聯(lián)合站反沖洗過程是采油生產(chǎn)中的一項基礎(chǔ)工作，它對油田污水過濾罐的過濾系統(tǒng)進(jìn)行清洗操作，是提高油田污水過濾效果的一個重

28、要措施，因為的污水成分較為復(fù)雜,主要包括少量原油,固體雜質(zhì)顆粒、硫化物等。反應(yīng)器經(jīng)過一段時間后會沉積一些雜質(zhì)、污垢，長期累計會影響反應(yīng)器的使用壽命，并影響沉淀速度。這時就需要定期進(jìn)行反沖洗。這樣不僅延長了過濾罐的使用壽命，而且提高了石油生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。目前的一些聯(lián)合站反沖洗系統(tǒng)沒有監(jiān)控報警和自動控制系統(tǒng)，使崗位工人的工作量很大，同時由于人為疏忽導(dǎo)致生產(chǎn)事故，影響了正常工作生產(chǎn)。因此，研究反沖洗過程自動控制系統(tǒng)，推廣應(yīng)用反沖洗系統(tǒng)的自動監(jiān)控報警技術(shù)對于提高反沖洗效率和聯(lián)合站自動化水平具有十分重要的意義。當(dāng)需要對過濾罐進(jìn)行反沖洗時，用反沖洗泵將反沖洗罐液體打入過濾罐進(jìn)行反沖洗操作，最后把反沖洗產(chǎn)生

29、的深度污水回收到回收池。圖2-3反沖洗處理工藝流程。反沖洗時慮罐的進(jìn)水方式為上進(jìn)下出方式。圖2-4給出了反沖洗時慮罐的進(jìn)水方式圖6。反沖洗水罐反 沖洗回 收水 池下 一流 程加壓處理圖2-3 反沖洗處理工藝流程圖2-4沖洗時慮罐的進(jìn)水方式圖2.4污水處理工藝流程圖來自聯(lián)合站的污水，進(jìn)入緩沖罐，通過緩沖罐的升壓泵將污水打入過濾罐進(jìn)行過濾，經(jīng)過濾后的污水最后輸出到站外，供聯(lián)合站其它系統(tǒng)使用。當(dāng)需要對過濾罐進(jìn)行反沖洗時，用反沖洗泵將反沖洗罐液體打入過濾罐進(jìn)行反沖洗操作，最后把反沖洗產(chǎn)生的深度污水回收到回收池。根據(jù)以上的工藝設(shè)計我用組態(tài)王這種工控軟件來設(shè)計整個工藝流程，組態(tài)王是亞控科技在組態(tài)王系列版本

30、成功應(yīng)用后，廣泛征詢數(shù)千家用戶的需求和使用經(jīng)驗，采取先進(jìn)軟件開發(fā)模式和流程，由十多位資深軟件開發(fā)工程師歷時一年多的開發(fā)，及四十多位試用戶一年多的實際現(xiàn)場考驗。使用更方便，功能更強(qiáng)大，性能更優(yōu)異，軟件更穩(wěn)定，質(zhì)量更可靠。組態(tài)王是亞控科技設(shè)計的在PC機(jī)上建立工業(yè)控制對象人機(jī)接口的一種智能軟件包，它以中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺，具有圖形功能完備，界面一致友好，易學(xué)易用的特點。該軟件包由工程管理器（ProjManager）、工程瀏覽器（TouchExplorer）、畫面運(yùn)行系統(tǒng)（TouchVew）三部分組成。ProjManager用于新建工程、工程管理，并能對已有工程進(jìn)行搜索、備份及有效恢復(fù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)

31、字典的導(dǎo)入和導(dǎo)出。TouchExplorer是“組態(tài)王”軟件的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng)，是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境，內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，可完成對畫面的設(shè)計、動畫的連接等工作。TouchVew是“組態(tài)王”軟件的實時運(yùn)行環(huán)境，用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與I/O服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換，通過實時數(shù)據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。在TouchExplorer的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在TouchVew運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行7。我們應(yīng)用PID控制程序來控制油田聯(lián)

32、合站污水處理過程中的水罐液位，為了保證其安全高效的運(yùn)行。我們在主界面上加入了報警、報表同時還有對每一個罐的溫度、液位和壓力實時的對其進(jìn)行監(jiān)控，對各個變量我們都要做到實時的控制，以保證每一個變量出現(xiàn)問題我們都能夠第一時間去對其進(jìn)行處理，保證油田聯(lián)合站順利、安全的生產(chǎn)。避免任何危險的發(fā)生。總的工藝流程圖如圖2-5所示。在各個按鈕分別在彈起時加入程序：showpicture(“畫面名稱”),一邊直接進(jìn)入到控制畫面，方便控制。圖2-5 污水處理的工藝流程圖第3章 PID基礎(chǔ)知識及參數(shù)整定PID算法在過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的PID控制器（亦稱PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最

33、為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點；而且在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象“一階滯后純滯后”與“二階滯后純滯后”的控制對象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活有PI、PD等。 控制點目前包含三種比較簡單的PID控制算法，分別是：增量式算法，位置式算法，微分先行。 這三種PID算法雖然簡單，但各有特點，基本上能滿足一般控制的大多數(shù)要求。 PID增量式算法離散化公式：注：各符號含義如下u(t)：控制器的輸出值。e(k)：控制器輸入與設(shè)定值之間的誤

34、差。Kp：比例系數(shù)。Ki：積分系數(shù)。Kd：微分系數(shù)。(1) 濾波的選擇可以對輸入加一個前置濾波器，使得進(jìn)入控制算法的給定值不突變，而是有一定慣性延遲的緩變量。 (2) 系統(tǒng)的動態(tài)過程加速在增量式算法中，比例項與積分項的符號有以下關(guān)系：如果被控量繼續(xù)偏離給定值，則這兩項符號相同，而當(dāng)被控量向給定值方向變化時，則這兩項的符號相反。 由于這一性質(zhì)，當(dāng)被控量接近給定值的時候，反號的比例作用阻礙了積分作用，因而避免了積分超調(diào)以及隨之帶來的振蕩，這顯然是有利于控制的。但如果被控量遠(yuǎn)未接近給定值，僅剛開始向給定值變化時，由于比例和積分反向，將會減慢控制過程。 為了加快開始的動態(tài)過程，我們可以設(shè)定一個偏差范圍

35、v，當(dāng)偏差|e(t)|< 時，即被控量接近給定值時，就按正常規(guī)律調(diào)節(jié)，而當(dāng)|e(t)|>=時，則不管比例作用為正或為負(fù)，都使它向有利于接近給定值的方向調(diào)整，即取其值為|e(t)-e(t-1)|，其符號與積分項一致。利用這樣的算法，可以加快控制的動態(tài)過程。 (3) PID增量算法的飽和作用及其抑制在PID增量算法中，由于執(zhí)行元件本身是機(jī)械或物理的積分儲存單元，如果給定值發(fā)生突變時，由算法的比例部分和微分部分計算出的控制增量可能比較大，如果該值超過了執(zhí)行元件所允許的最大限度，那么實際上執(zhí)行的控制增量將時受到限制時的值，多余的部分將丟失，將使系統(tǒng)的動態(tài)過程變長，因此，需要采取一定的措施改

36、善這種情況。 糾正這種缺陷的方法是采用積累補(bǔ)償法，當(dāng)超出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行能力時，將其多余部分積累起來，而一旦可能時，再補(bǔ)充執(zhí)行。PID位置算法離散公式：(1) 遇限削弱積分法一旦控制變量進(jìn)入飽和區(qū)，將只執(zhí)行削弱積分項的運(yùn)算而停止進(jìn)行增大積分項的運(yùn)算。具體地說，在計算Ui時，將判斷上一個時刻的控制量Ui-1是否已經(jīng)超出限制范圍，如果已經(jīng)超出，那么將根據(jù)偏差的符號，判斷系統(tǒng)是否在超調(diào)區(qū)域，由此決定是否將相應(yīng)偏差計入積分項。(2) 積分分離法在基本PID控制中，當(dāng)有較大幅度的擾動或大幅度改變給定值時，由于此時有較大的偏差，以及系統(tǒng)有慣性和滯后，故在積分項的作用下，往往會產(chǎn)生較大的超調(diào)量和長時間的波動。

37、特別是對于溫度、成份等變化緩慢的過程，這一現(xiàn)象將更嚴(yán)重。為此可以采用積分分離措施，即偏差較大的時，取消積分作用；當(dāng)偏差較小時才將積分作用投入。 另外積分分離的閾值應(yīng)視具體對象和要求而定。若閾值太大，達(dá)不到積分分離的目的，若太小又有可能因被控量無法跳出積分分離區(qū)，只進(jìn)行PD控制，將會出現(xiàn)殘差。 (3) 有效偏差法當(dāng)根據(jù)PID位置算法算出的控制量超出限制范圍時，控制量實際上只能取邊際值U=Umax,或U=Umin,有效偏差法是將相應(yīng)的這一控制量的偏差值作為有效偏差值計入積分累計而不是將實際的偏差計入積分累計。因為按實際偏差計算出的控制量并沒有執(zhí)行。 3.1.3 微分先行PID算法當(dāng)控制系統(tǒng)的給定值

38、發(fā)生階躍時，微分作用將導(dǎo)致輸出值大幅度變化，這樣不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定操作。因此在微分項中不考慮給定值，只對被控量（控制器輸入值）進(jìn)行微分。微分先行PID算法又叫測量值微分PID算法。離散化公式：參數(shù)說明同上。對于純滯后對象的補(bǔ)償控制點采用了Smith預(yù)測器，使控制對象與補(bǔ)償環(huán)節(jié)一起構(gòu)成一個簡單的慣性環(huán)節(jié)8。PID液位控制參數(shù)整定(1) 比例系數(shù)Kc對系統(tǒng)性能的影響比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。Kc偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。Kc太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。Kc太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。Kc可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以控制對象的特性決定的。如果Kc的符號選

39、擇不當(dāng)對象狀態(tài)(pv值)就會離控制目標(biāo)的狀態(tài)(sv值)越來越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況Kc的符號就一定要取反。 (2) 積分控制Ti對系統(tǒng)性能的影響積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ti?。ǚe分作用強(qiáng)）會使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。 (3) 微分控制Td對系統(tǒng)性能的影響微分作用可以改善動態(tài)特性，Td偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短。Td偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長。只有Td合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時間9。PID控制圖如圖3-3所示：圖3-3 PID控制圖PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確

40、定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法，現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。PID參數(shù)的設(shè)定：是靠經(jīng)驗及工藝的熟悉，參考測量

41、值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整PID的大小10。常用口訣：參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加。曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大。曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳。曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降。曲線波動周期長，積分時間再加長。曲線振蕩頻率快，先把微分降下來。動差大來波動慢。微分時間應(yīng)加長。理想曲線兩個波，前高后低4比1。一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低。本設(shè)計是由PID增量式來設(shè)計PID控制系統(tǒng)的程序的，詳細(xì)的程序請見附錄，對于PID參數(shù)的整定我們按照以上的方法和原則來對液位控制進(jìn)行參數(shù)整定然后我們在用Matlab進(jìn)行一下系統(tǒng)的仿真，看一下曲線的是什么樣的符不符合我們的要求。

42、我們以串聯(lián)雙容水箱系統(tǒng)作為模型來模擬仿真，串聯(lián)雙容水箱系統(tǒng)如圖3-4所示，Matlab仿真程序見附錄，仿真結(jié)果如圖3-5所示，應(yīng)用Matlab仿真選出的PID參數(shù)在我們工程實際應(yīng)用中是不符合要求的，所以在這里我們還可以利用經(jīng)驗法選出的PID參數(shù)，它在工程應(yīng)用中符合要求，能達(dá)到監(jiān)測控制的要求。低位水箱電動調(diào)節(jié)閥水 泵高 位水 箱水槽手動閥手動閥圖3-4 串聯(lián)雙容水箱系統(tǒng)的流程圖圖3-5Matlab仿真結(jié)果圖第4章 監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 監(jiān)測控制系統(tǒng)由于我們要對水罐的液位進(jìn)行控制，所以我們單獨將水罐拿出來進(jìn)行單獨的控制，只需對其液位進(jìn)行檢測和控制以保證處理過程安全有序的進(jìn)行。其控制畫面我們用組態(tài)

43、王軟件來畫。應(yīng)用組態(tài)王軟件是因為其具有以下優(yōu)點：一、工程管理對于系統(tǒng)集成商和用戶來說，一個系統(tǒng)開發(fā)人員可能保存有很多個組態(tài)王工程，對于這些工程的集中管理以及新開發(fā)工程中的工程備份等都是比較煩瑣的事情。組態(tài)王工程管理器的主要作用就是為用戶集中管理本機(jī)上的所有組態(tài)王工程。工程管理器的主要功能包括：新建、刪除工程，對工程重命名，搜索指定路徑下的所有組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組態(tài)王開發(fā)或運(yùn)行環(huán)境等。另外，組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)提供工程加密，畫面和命令語言導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。二、畫面制作系統(tǒng)（1）支持無限色和過渡色組態(tài)王調(diào)色板支持無限色，支持二十四種過渡色效果，組態(tài)王的任

44、一種繪圖工具都可以使用無限色，大部分圖形都支持過渡色效果，巧妙地利用無限色和過渡色效果，可以使您輕松構(gòu)造面無限逼真、美觀的畫面。（2）圖庫使用圖庫具有很多好處：降低了工程人員設(shè)計界面的難度，縮短開發(fā)周期；用圖庫開發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握；利用圖庫的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫元素，“一次構(gòu)造，隨處使用”，節(jié)省了工程人員投資。圖庫全新改版，提供具有屬性定義向?qū)У膱D庫精靈，用戶只需稍做調(diào)整即能制作具有個性化的圖形。（3）按鈕和圖形組態(tài)王支持按鈕的多種形狀和多種效果，并且支持位圖按鈕，用戶可以構(gòu)造無限漂亮的按鈕。另外，組態(tài)王支持多種圖形格式，如Gif 、Jpg、Bmp等

45、，用戶可以充分利用已有的資源，輕松構(gòu)造自己功能強(qiáng)大且美觀的應(yīng)用系統(tǒng)。（4）可視化動畫連接向?qū)ㄟ^可視化圖形操作，直接完成移動、旋轉(zhuǎn)的動畫連接定義。三、報警和事件系統(tǒng)組態(tài)王報警系統(tǒng)全新改版，具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點。組態(tài)王分布式報警管理提供多種報警管理功能。包括：基于事件的報警、報警分組管理、報警優(yōu)先級、報警過濾、新增死區(qū)和延時概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程報警管理。組態(tài)王還可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員操作信息。報警和事件具有多種輸出方式：文件、數(shù)據(jù)庫、打印機(jī)和報警窗，并且可以利用控件等工具輕松瀏覽和打印報警數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。四、報表系統(tǒng)組態(tài)王提供一套全新的、集成的內(nèi)嵌式報表系統(tǒng)，內(nèi)部提

46、供豐富的報表函數(shù)，用戶可創(chuàng)建多樣的報表。提供報表工具條，操作簡單明了，比如：日報表的組態(tài)只需用戶選擇需要的變量和每個變量的收集間隔時間；提供報表模板，方便用戶調(diào)入其它的表格。報表能夠進(jìn)行組態(tài)，例如有日報表、月報表、年報表、實時報表的組態(tài)，另外，報表打印時可以進(jìn)行預(yù)覽和頁面設(shè)置。五、控件組態(tài)王支持Windows標(biāo)準(zhǔn)的Active X控件（主要為可視控件），包括Microsoft提供的標(biāo)準(zhǔn)Active X控件和用戶自制的Active X控件。Active X控件的引入在很大程度上方便了用戶，用戶可以靈活地編制一個符合自身需要的控件，或調(diào)用一個已有的標(biāo)準(zhǔn)控件，來完成一項復(fù)雜的任務(wù)，而無須在組態(tài)王中做

47、大量的復(fù)雜的工作。一般的 Active X控件都具有屬性、方法、事件，用戶通過控件的這些屬性、事件、方法來完成工作。組態(tài)王版本中新增三個功能強(qiáng)大的控件，即數(shù)據(jù)表格控件（可將ODBC數(shù)據(jù)源里的大量數(shù)據(jù)在組態(tài)王中進(jìn)行顯示和打?。粴v史曲線控件（可動態(tài)增刪曲線，進(jìn)行曲線比較，并且數(shù)據(jù)來源可以是ODBC數(shù)據(jù)源）；PID調(diào)節(jié)控件（對過程量進(jìn)行閉環(huán)控制，可實現(xiàn)三種pid控制算法：標(biāo)準(zhǔn)型，歸一參數(shù)型，和近似微分型）。六、OPC全面支持OPC標(biāo)準(zhǔn)（組態(tài)王既可以作為OPC服務(wù)器，也可以作為OPC客戶端）開發(fā)人員可以從任何一個OPC服務(wù)器直接獲取動態(tài)數(shù)據(jù)，并集成到組態(tài)王中；同時組態(tài)王作為OPC服務(wù)器，可向其他符合

48、OPC規(guī)范的廠商的控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。OPC節(jié)省了不同廠商的控制系統(tǒng)相連的工作量和費用。并且組態(tài)王提供SDK開發(fā)包，用戶可以自己利用VC，VB編制程序，利用組態(tài)王的OPC接口來訪問組態(tài)王的變量和變量的域。七、通訊系統(tǒng)（1）支持遠(yuǎn)程撥號組態(tài)王支持與遠(yuǎn)程設(shè)備間通過撥號方式進(jìn)行通訊。組態(tài)王的遠(yuǎn)程撥號與組態(tài)王原有驅(qū)動程序無縫連接，硬件設(shè)備端無需更改程序。利用遠(yuǎn)程撥號能實時顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，隨時打印，報警和歷史數(shù)據(jù)自動上傳等功能。（2）開發(fā)中進(jìn)行硬件測試開發(fā)系統(tǒng)中有硬件測試界面，在不啟動運(yùn)行系統(tǒng)的情況下，能測試對硬件設(shè)備的讀寫操作，并且IO變量支持時間戳和質(zhì)量戳，能隨時判斷數(shù)據(jù)采集的時間和檢查通訊質(zhì)量

49、的好壞。（3）支持網(wǎng)絡(luò)DDE，組態(tài)王版本支持win2000操作系統(tǒng)下的DDEshare方式，實現(xiàn)組態(tài)王與excel和vb程序間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。八、安全系統(tǒng)組態(tài)王采用分級和分區(qū)保護(hù)的雙重保護(hù)策略。新增用戶組和安全區(qū)管理，999個不同級別的權(quán)限和64個安全區(qū)形成雙重保護(hù)，另外組態(tài)王能記錄程序運(yùn)行中操作員的所有操作。九、網(wǎng)絡(luò)功能組態(tài)王完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，是一種真正的客戶-服務(wù)器模式，支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報警系統(tǒng)，組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu)，可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器，如指定報警服務(wù)器和歷史數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器，這樣可以提高項目的整體容量結(jié)構(gòu)并改善系統(tǒng)的性能。十、冗余系統(tǒng)組態(tài)王提供

50、全面的冗余功能，能夠有效地減少數(shù)據(jù)丟失的可能，增加了系統(tǒng)的可靠性，方便了系統(tǒng)維護(hù)。組態(tài)王提供三重意義上的冗余功能，即雙設(shè)備冗余、雙機(jī)冗余和雙網(wǎng)絡(luò)冗余。對于這三種冗余方式，設(shè)計者可綜合運(yùn)用，可以同時采取或采取其中的任意一種或兩種。采用冗余后，系統(tǒng)運(yùn)行時將更加穩(wěn)定、可靠，對各種情況都能應(yīng)付自如。其控制界面如圖4.1所示，PID控制程序見附錄所示。圖4-1 液位檢測控制圖4.2上位機(jī)和下位機(jī)的選擇由于組態(tài)王在近幾年做了如下的改進(jìn)：1.支持大畫面、導(dǎo)航圖：用戶可以制作任意大小的畫面，利用滾動條和導(dǎo)航圖控制畫面顯示內(nèi)容；繪制、移動、選擇圖素時，畫面自動跟蹤滾動。2.方便的變量替換：可以單獨替換某個畫面中

51、的變量，也可以在畫面中任意選中的圖素范圍內(nèi)進(jìn)行變量替換。3.自定義菜單：支持二級子菜單。4.豐富的提示文本：系統(tǒng)提供豐富的圖素提示條文本，包括簡單圖素和組合圖素。5.任意選擇畫面中的圖素：在畫面中使用鍵盤和鼠標(biāo)結(jié)合可以任意選擇多個圖素進(jìn)行組合、排列等操作變量1.定義結(jié)構(gòu)成員時可以定義基本屬性，例如變量屬性、報警屬性和記錄屬性等。2.定義結(jié)構(gòu)變量時自動繼承結(jié)構(gòu)成員的屬性。3.結(jié)構(gòu)變量可整體賦值。4.結(jié)構(gòu)變量可作為自定義函數(shù)的參數(shù)。5.在數(shù)據(jù)詞典中可以任意選擇多個變量集中修改變量共有屬性。非線性表非線性表新增導(dǎo)入導(dǎo)出功能，能導(dǎo)出為逗號分隔文件(*.csv)，可在文本狀態(tài)編輯或傳送，編輯完成后還可導(dǎo)

52、入，據(jù)此可實現(xiàn)不同工程中的非線性表重復(fù)利用。 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的控制和顯示 通過引用網(wǎng)絡(luò)上計算機(jī)的“$網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)”變量得到網(wǎng)絡(luò)通訊的狀態(tài)。同時，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的通訊狀態(tài)進(jìn)行控制。對于定義“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點”的網(wǎng)絡(luò)通訊方式，是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上建立commerr寄存器來完成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的顯示和控制。 所以我認(rèn)為對于污水處理的控制主要是控制水罐的液位，應(yīng)用PID來控制水罐的液位使其在安全的范圍內(nèi)以保證污水處理過程的順利安全的進(jìn)行。目前在自動控制領(lǐng)域內(nèi)PLC應(yīng)用的非常廣泛所以我們的下位機(jī)選用PLC。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定系和可靠性，采用兩級控制方案對整套污水處理流程進(jìn)行監(jiān)控。上位機(jī)選用工業(yè)控制計算機(jī)（IPC）,下位機(jī)選用PLC，系統(tǒng)構(gòu)成

53、圖如圖4-2所示。圖4-2 系統(tǒng)構(gòu)成圖上位機(jī)的作用主要是提供一個人機(jī)交互界面，使操作人員可以直觀的了解現(xiàn)場各工藝參數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)需要發(fā)出相應(yīng)的控制指令。另外還可以使用大容量存儲器記錄歷史數(shù)據(jù)，管理人員據(jù)此了解一段時間內(nèi)的生產(chǎn)狀況，為提高生產(chǎn)效率制定新的生產(chǎn)方案提供可靠的依據(jù)。為實現(xiàn)以上的功能，組態(tài)軟件是最優(yōu)的選擇。這里使用的是目前國內(nèi)組態(tài)市場占有量第一的“組態(tài)王”作為開發(fā)平臺，它集控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)于一身，包含動態(tài)顯示、報警、控件、趨勢、網(wǎng)絡(luò)通信等組件，提供了一個友好的用戶界面，只需編寫少量的代碼即可生成高質(zhì)量的控制系統(tǒng)。PLC以其體積小、功能多、可靠性高等優(yōu)點，在自控

54、行業(yè)的倒了廣泛的使用。整套污水處理流程共有120多個監(jiān)控點，包括壓力、流量、液位、溫度、頻率、泵運(yùn)行狀態(tài)等。各物理量參數(shù)通過相應(yīng)的變送器得到420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，通過屏蔽電纜接至PLC的AI或DI模塊。由于采用電流方式傳輸，因此傳輸距離遠(yuǎn)，而且具有較好的抗干擾能力。信號通過PLC的AO或DO模塊發(fā)出，控制現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。由于現(xiàn)場有大量的油、氣，因此所有設(shè)備均采用防爆產(chǎn)品。由于現(xiàn)場監(jiān)控點多，為降低成本，減輕維護(hù)工作量，在模塊選擇上應(yīng)注意以下幾點：（1）模塊種類要盡量少以減少備件，便于更換；（2）單一模塊采用點數(shù)要多，如選取的AI模塊最多可采集8點，DO模塊可輸出32點；(3)采樣的精度要高，

55、尤其是對流量的計量，關(guān)系到全站的日處理能力綜合評價。操作人員通過上位機(jī)向PLC發(fā)出相應(yīng)的控制指令后，由PLC對現(xiàn)場進(jìn)行直接控制，這種方案有效的降低了風(fēng)險。例如操作人員可在上位機(jī)修改定時排氣時間，發(fā)給PLC后，由PLC進(jìn)行控制，此時即便上位機(jī)出現(xiàn)故障（如死機(jī)、掉電等），也不會影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。PLC及所有的接線端子放在一個機(jī)柜內(nèi)，與上位機(jī)采用RS485的通訊方式，這種方式傳輸距離遠(yuǎn)，可將上位機(jī)放置在另外一個房間內(nèi)，大大改善了工人的操作環(huán)境11。軟件設(shè)計由于上位機(jī)監(jiān)控軟件采用組態(tài)王作為開發(fā)平臺，因此大大縮短的開發(fā)周期。在設(shè)計中，首先要把實時數(shù)據(jù)庫建好，它是整套監(jiān)控系統(tǒng)的核心，然后把各功能模塊進(jìn)行

56、恰當(dāng)?shù)慕M合。監(jiān)控系統(tǒng)的大部分功能都可以由組態(tài)王直接完成，但是由于學(xué)校的實驗室設(shè)備為智能儀表而不是PLC，所以在試驗中我們連接的設(shè)備為智能儀表而不是PLC。所以外部設(shè)備連接圖如圖4-3、4-4所示。圖4-3 外部設(shè)備連接圖a圖4-4 外部設(shè)備連接圖b4.3報警的設(shè)計組態(tài)王提供了報警組件，測量參數(shù)不在正常值范圍內(nèi)是，報警窗口顯示超限時間、變量名（對應(yīng)的溫度或液位）、當(dāng)前值及界限值等。當(dāng)新報警出現(xiàn)時，報警窗口自動滾動，窗口總是顯示最后出現(xiàn)的報警事件。畫面中的閥門和泵可手動操作改變其狀態(tài)，由組態(tài)王提供的功能，可為各個實時顯示的參數(shù)設(shè)置顏色，如高報警為紅色，低報警為黃色，正常值為綠色。組態(tài)王中報警和事件

57、的處理方法是：當(dāng)報警和事件發(fā)生時，組態(tài)王把這些信息存于內(nèi)存中的緩沖區(qū)中，報警和事件在緩沖區(qū)中是以先進(jìn)先出的隊列形式存儲，所以只有最近的報警和事件在內(nèi)存中。當(dāng)緩沖區(qū)達(dá)到指定數(shù)目或記錄定時時間到時，系統(tǒng)自動將報警和事件信息進(jìn)記錄。報警的記錄可以是文本文件、開放式數(shù)據(jù)庫或打印機(jī)。另外，用戶可以從人機(jī)界面提供的報警窗中查看報警和事件信息。報警事件的設(shè)置：將其低低報警設(shè)為10、低報警設(shè)為20、高報警設(shè)為80、高高報警設(shè)為90。在其旁邊建立一個文本文檔以顯示當(dāng)前的水罐的液位，其輸入端連接水罐液位的控制變量。將其設(shè)為為帶歷史數(shù)據(jù)的報警畫面，建立一個退出按鈕在彈起時設(shè)置程序：Exit（0）退出運(yùn)行模擬系統(tǒng)。其

58、畫面如圖4-5所示：圖4-5 報警系統(tǒng)的設(shè)置畫面報警自動彈出程序：if(本站點$新報警)ShowPicture("報警");本站點$新報警=0;圖4-6 報警系統(tǒng)的運(yùn)行畫面4.4歷史記錄的存儲和查詢設(shè)計組態(tài)王提供了實時趨勢曲線的組件，它可以自動滾動，其中的X軸為時間軸，可以設(shè)定時間顯示的格式、時間跨度和跟新頻率等。Y軸為數(shù)值軸，為使同一畫面顯示更多條曲線，Y軸單位以百分?jǐn)?shù)表示，即以變量值與變量范圍的比值來表示。在定義變量時，記錄可設(shè)定為不記錄、數(shù)據(jù)變化是記錄和定時記錄。要根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)的設(shè)置，如流量變化較快，可選擇“數(shù)據(jù)變化是記錄”，這樣有利于節(jié)省存儲空間。對于歷史數(shù)據(jù)的查詢，組態(tài)王軟件提供了歷史趨勢曲線，該去向的使用和實時趨勢去想相似，但不能自動滾動，只能通過射燈的查詢的起始、終止的時間來顯示取向的走向。在組態(tài)王開發(fā)系