3.3城鎮污水處理廠電氣自控系統的軟件設計
3.3.1上位機組態軟件
上位機主要給用戶提供設備遠程操控和數據顯示的界面，在集散控制系統中充當遠程虛擬管理員的角色，是自動控制系統的可視化部分，完成人機信息交互。上位機系統通過網絡技術實現上位機與底層設備的數據、指令傳輸，完成對現場設備的遠程操作，實現對生產現場的無人監控，大大提高了生產效率和可靠性。本課題中，選用GE的上位機組態軟件IFIX6.x來進行監控界面的設計，實現生產現場的可視化。
3.3.2IFIX組態軟件
上位機軟件由控制設備廠商自行開發，用于顯示系統采集到的數據和設備運. 行狀態，是控制系統監控界面的開發平臺。國內外專業組態軟件主要有:美國Wonderware公司的InTouch、通用電氣公司(GE) 的IFIX、澳大利亞悉雅特公司的Citect、艾斯苯公司的InfoPlus、德國西門子公司的Wincc等。在GE公司的IFIX組態軟件中，Intellution提供給用戶強大的組態功能，將FIX原有的腳本語言改為VBA (Visual Basic For Application)，并且在內部集成了微軟的VBA腳本語言開發環境。為了解決系統兼容的問題,軟件提供了FIXDesktop程序，用戶可以直接在其中運行IFIX程序，并且軟件與Microsoft的操作系統和網絡完成了良好的集成，與其他組態軟件相比，IFIX 主要有以下幾個優點:
[if !supportLists]（1）[endif]易于集成和擴展。使用形象直觀的圖符工具，用戶可以迅速上手，創建自控系統的監控畫面。軟件特有的靈活性，便于系統的集成和升級。
[if !supportLists]（2）[endif]分布式網絡結構。IFIX提供系統分布式、C/S、B/S 架構，提高控制系統的擴展性。無論是客戶端還是主機都可運行在單一計算機，或是網絡復雜的分布式多客戶端和多主機數據采集和控制系統，軟件都能保證其優異的性能。
[if !supportLists]（3）[endif]SCADA服務器。IFIX能夠關聯到物理I/O點，直接從設備上采集數據, 支持用戶在線添加數據功能塊，這是區別于其他組態軟件的一個地方。
[if !supportLists]（4）[endif]IclientTS 是具有Iclient功能的瘦客戶端，它采用了微軟的Windows 2000終端服務技術。通過系統VBA腳本和ActiveX 控件，系統可以訪問系統中任意SCADA服務器的數據。
[if !supportLists]（5）[endif]IFIX分布式、客戶/服務器結構，便于用戶靈活構造服務器和客戶端。網絡中數據采集都是通過SCADA節點標簽名、數據域和數據I/O地址來判別。
正是基于上述優點和生產現場的實際情況，本課題選用通用電氣的組態軟件IFIX來作為上位機監控界面的設計平臺，采用IFIX的GE 9驅動來實進行SCADA組態。
3.3.3系統監控界面設計
根據上位機友好界面設計標準，本課題中系統監控界面設計參考如下:
1、所有界面都選擇淡藍色作為背景色，讓現場操作人員不會因長時間工作引起視覺疲勞。
2、界面上所有設備和信號指示燈都采用三種顏色來顯示，其中紅色代表關閉狀態，綠色代表運行狀態，黃色代表設備故障，方便操作人員及時區分設備的工作狀態。
3、監控界面采用分層設計，分為系統主界面和過程界面，單擊過程界面上設備圖標，能夠彈出該設置操作按鈕供操作人員操作，簡單快捷。
4、界面所有按鈕都采用凸起效果,在操作過程中很能容易區分按鈕是否按下，適當采取動畫效果，方便操作人員更加直觀的觀察設備運行狀態。
[if !supportLists]（1）[endif]總體流程圖
總體流程圖是登錄后的主界面，它主要是反應了生產現場的設備大概分布和性產工藝流程，方便工作人員的操作，總體流程圖實現的功能如下:
①通過總體流程圖界面頂部的標簽按鈕進行系統監控界面的更換。
②通過總體流程圖了解生產現場各生產區域設備運行情況，方便工作人員在盡早處理各個報警消息。
③通過雙擊畫面上的各個設備圖標，可以進入相應的設備運行監控操作畫面。
其中，本課題的系統整個工藝過程如下所示:
圖6-1健康城污水處理廠工藝過程系統圖
(2）預處理界面
預處理界面主要是為了實現對預處理區設備的監控和遠程操作，其中主要包括粗格柵機、細格柵機、膜格柵機、沉淀池、污水提升泵機等。上述設備運行情況的監控，主要實現的功能有:
（1）[endif]當操作員進入預處理界面后，可以控制預處理區設備的啟停操作，在進入監控界面時設備的顏色代表目前設備的運行狀態，點擊設備對應的圖標會彈出設備操作按鈕，實現預處理區設備的啟動和停止。
（2）[endif]當普通人員進入預處理界面后，只能觀測現場設備運行情況及儀表數據，使用具有相應授權的用戶名和登錄密碼后，方能對設備進行啟停控制。
（3）[endif]預處理界面頂端的按鈕，能夠實現監控畫面的轉換，但同樣需要在具有授權的條件下才能進行操作。
預處理區系統監控界面如下所示:
?圖6-3膜格柵及旋流沉沙監控界面
（3）MBR生化池界面
生化池和膜池是本課題污水處理工藝的重點區域，生化池監控界面主要監控對象是好氧區曝氣所需的鼓風機及其相關設備和儀表參數，因為生化池設備和結構都是一樣，以其中1#生化池為例來進行簡單介紹。生化池監控界面中設備主要包括鼓風機、污泥泵、污泥回流泵、PH計、溶解氧濃度計、液位計等，生化池監控界面實現的主要功能如下：
（1）?[endif]對生化池中設備的運行狀況進行監控。
（2）?[endif]可以根據MBR工藝要求，對生化池單個設備的啟停進行單獨控制。
（3）?[endif]單擊生化池設備圖框，可以彈出生化池設備的啟停按鈕和遠程/就地按鈕和|設備運行相關參數信息，實現遠程與就地操作的轉換。
（4）?[endif]單擊生化池監控界面頂部的按鈕，可以實現廠區各個監控界面之間的切換，單擊相應按鈕可實現2個生化池監控界面之間的切換。
其中系統生化池監控界面如下圖所示:
圖6-4生化池監控界面
（4）MBR膜池界面
膜池監控界面主要監控對象是膜系統設備其相關設備和儀表參數，以其中1#膜池為例來進行簡單介紹。膜池監控界面中設備包括產水泵、反洗泵、排空泵、剩余污泥泵、壓縮空氣及真空管路系統等，生化池監控界面實現的主要功能如下：
[if !supportLists]（1）?[endif]對膜池中設備的運行狀況進行監控。
[if !supportLists]（2）?[endif]可以根據MBR工藝要求，對膜池單個設備的啟停進行單獨控制。
[if !supportLists]（1）?[endif]單擊膜池設備圖框，可以彈出膜池設備的啟停按鈕和遠程/就地按鈕和|設備運行相關參數信息，實現遠程與就地操作的轉換。
[if !supportLists]（2）?[endif]單擊膜池監控界面頂部的按鈕，可以實現廠區各個監控界面之間的切換，單擊相應按鈕可實現2個膜池監控界面之間的切換。
其中系統膜池監控界面如下圖所示：
?? 圖6-4膜池監控界面
圖6-5膜池參數監控界面
3.4系統運行結果
在系統調試完成后，在保證水質達標的前提下，確定了本系統的工藝參數和控制運行條件，使得該污水處理系統能夠穩定的運行。在本污水處理系統中，設計的污水進、實際出水水質和排放指標如下：
名稱BOD5CODCrSSNH4+-NT-NTP
進水（mg/L）14025022030355
出水（mg/L）1040102150.4
處理程度（%）92.8849593.357.192
本控制系統自設計、安裝完成之后，先后進行了工藝過程、控制設備、監控系統和軟件的一系列調試工作，并確定了系統運行的工藝參數，使得系統能夠達到設計目標穩定運行，從試運行的結果來看，本控制系統具有以下優點：
1、污水處理工藝選擇得當，處理水質效果好，高于國家出水指標。
2、監控及控制系統功能完善，選用的控制設備質量達標，平均故障率低，軟件編程靈活，控制站點通訊能力強，提高了系統運行的智能化程度。
3、污水排放參數是評價系統工藝流程和控制系統的最佳指標，該污水處理集散控制系統已經通過各部門的驗收工作，投入運行后，得到了運行的高度認可和肯定。
系統從投入運行到到目前為止，系統一直處于穩定運行階段，控制設備還沒有出現過故障，現場儀表數據和設備運行情況采集也很穩定。
4結論與展望
本篇論文在污水處理工藝路程的基礎上，對城鎮污水處理廠電氣自控系統的流程及構造進行介紹，對城鎮污水處理廠電氣自控系統中的電氣參數進行相應的計算，簡要概述了PLC技術在該系統設計中的使用情況，并對PLC控制裝置的型號進行了確定。其次對城鎮污水處理廠電氣自控系統的總體結構設計、硬件設進行了闡述，以期更好的完成污水處理廠電氣自控系統的設計，從而使污水處理廠中的操作人員能夠對污水處理廠中設備的運行狀況及相應的工藝參數進行實時的有效控制。
在本文提出的城鎮污水處理廠電氣自控系統的優化設計中，主要使用的技術包含自動控制技術、PLC控制技術、遠程監控技術以及電氣技術等于污水處理有關的先進技術。在整體的優化設計中，主要的工作量為系統的電氣設計、自控系統的方控制方案設計、PLC硬件設計，IFIX組態軟件設計。
在本文提出的城鎮污水處理廠電氣自動控系統的優化設計中，主要包含以下幾個方面：
[if !supportLists]（1）[endif]本文合實際的用電需求以及污水處理設備需求，著重的對污水廠內的各個設備參數及功率做了詳細描述，對城鎮污水處理廠電氣負荷計算的設計做出了實例參考。
[if !supportLists]（2）[endif]介紹了健康城污水處理廠10kV高壓系統構成及高低壓電房的設置，通過對污水處理廠電氣系統的選型設計進一步闡述綜保系統在整個高壓配電系統中所占的重要位置及發揮的作用。
[if !supportLists]（3）[endif]本文對城鎮污水處理廠自動化控制系統進行了詳盡描述，分析了健康城污水廠自控系統的作用，提出了健康城污水廠的的設計原則。
[if !supportLists]（4）[endif]根據經濟性、可靠性原則以及系統所需的I/O點數需求，確定選用的PLC控制裝置型號。保證所選用的PLC控制裝置為全模塊化裝置，具有靈活性、穩定的性的優勢特點，且便于更新升級；
[if !supportLists]（5）[endif]利用IFIX組態軟件完成污水廠整體運行監控界面，，達到了系統資源的最優化配置，降低了污水處理成本。
另外，隨著互聯網技術的突飛猛進，可以展望在未來的某一天，我們可以直接通過互聯網來訪問污水處理廠的自動控制系統，只需要用戶名和密碼登錄即可遠程監控全廠的設備。并將污水處理的相關數據通過網絡傳輸給上級部門進行管理。但我也看到本次設計中有很多不足，需要在以后的研究和工作中彌補：
（1） 由于自身經歷電氣設計工程數量較少，對 PLC 編程軟件的掌握需要一定的過程，所以選項編程軟件的學習花費了不少時間。
（2）工程工期緊張，導致設計還有很多缺陷，這需要在系統運行中逐步完善。
（3）由于各方面的原因，安慶城東污水處理廠二期工程項目暫還處于獨立運行階段，我們將在后續的工作中將全廠一、二期工程的污水、污泥工藝自控系統聯成一個無縫的整體。
致謝
本論文在學校老師的悉心指導下完成的。老師淵博的專業知識、嚴謹的治學態度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴于律己、寬以待人的崇高風范，樸實無法、平易近人的人格魅力對本人影響深遠。不僅使本人樹立了遠大的學習目標、掌握了基本的研究方法，還使本人明白了許多為人處事的道理。因為老師指導，使我能夠靜靜地坐下來，在知識的海洋中吸取更多的營養，從而能夠為自己進一步加油。本次論文從選題到完成，每一步都是在導師的悉心指導下完成的，傾注了老師大量的心血。在此，謹向老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！在寫論文的過程中，遇到了很多的問題，在老師的耐心指導下，問題都得以解決。所以在此，再次對老師道一聲：老師，謝謝您！希望老師身體健康，家庭幸福！
時光匆匆如流水，轉眼便是大學畢業時節，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨漸進，畢業論文的完成也隨之進入了尾聲。從開始進入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！
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