【技术应用案例】世纪星组态软件在世博村水处理监控系统中的应用

作者：技术部　刘月新

引言：众所周知，世界瞩目的世博会于5月在上海隆重开幕，这是全中国的自豪，更令人振奋的是，由北京世纪长秋科技有限公司自主开发的《世纪星组态软件》，成功应用于世博村水处理监控项目中，这也是世纪长秋的自豪！

下面简单介绍一下这个项目的情况。

1 工程环境

　　世博村A地块为五星级标准的VIP生活楼，由主楼和裙房组成，总建筑面积68924㎡，建筑高度约94m，地上25层，地下2层。VIP生活楼的公共功能空间集中于14楼裙房，主楼5层为VIP生活楼的设备层，6~22层为VIP生活楼的普通客房层，23、24层包括行政客房及行政酒廊，25层为总统套房及部分豪华套房；地下一层为VIP生活楼的后台区、设备机房区和内部使用的机动车库，地下二层主要为面向社会的机动车库和部分设备机房。

2 技术标准

　　1）本系统设计的进水系以符合《生活饮用水卫生标准》GB5750-85的上海城市自来水水质为主要参考数据。
　　2）本“生活给水预处理系统”系按照设计图纸的流程，洁净水处理流程采用一台絮凝剂加药装置、二台砂过滤器、二台活性碳过滤器、二台精细过滤器及一台二氧化氯加药装置配置，其主要作用为去除水中悬浮物和胶体，降低原水浊度、色度，消除输水管道所引起的二次污染；吸附去除水中大部有机物杂质、氯气及不良溶解性气体，减低原水中的硬物质等，确保处理水达到清洁卫生及舒适的饮用净水水质标准。
　　3）系统内水泵选择威乐、ITT、格兰富等进口品牌，阀门选择丹佛斯、KITZ、美国Walts等品牌，计量仪表选择西门子、Honeywell等品牌。
　　4）设备单台额定工作流量为25m3/hr，可短期输出35m3/hr的峰值流量，即可达到设计总流量（46m3/hr）之70%的水平，可满足酒店高峰用水及设备检修等特殊情况需要。
　　5）鉴于本项目的水准，对各设备的可靠性要求较高，故在上述多介质过滤器/活性碳过滤器采用国际水处理行业之一流品牌的气动蝶阀，以符合本项目五星级的国际水准要求。
　　6）经活性碳过滤后，水中的游离氯大部分被去除，在处理水进入净水箱前设一独立的加药装置（加药泵一备一用），向水中加入一定浓度的ClO２（二氧化氯），确保水在较长时间内在水箱及以后的管道中停留时不会滋生细菌等微生物，以确保客房用水水质的安全性。
　　7）二氧化氯（杀菌剂）的加入点，经专家论证，为保证此杀菌剂在水箱中浓度的均匀，方案设立一个净水箱水循环系统，在此循环系统上加入上述二氧化氯（杀菌剂），在循环过程中混合其在水中的浓度，同时，为确保二氧化氯（杀菌剂）的浓度精确的得到执行与监控，在此循环系统中应设有二氧化氯在线检测仪，在控制软件的协调下，和加药装置联动，有效精确控制净水中的二氧化氯浓度。
　　8）在活性碳（AC）过滤器出水处，需加配精细过滤器，以滤除可能带出的细小活性碳颗粒，保证出水水质达到清洁卫生的使用/饮用标准。作为国际管理模式，需提供的精细过滤器配有专门的压差报警装置，配合自动控制系统提醒用户及时更换滤芯。
　　9）采用已被联合国卫生组织（WHO）列为AI级安全消毒剂的稳定性二氧化氯（ClO２）液体作为消毒剂。稳定性二氧化氯是高纯度二氧化氯气体的溶液，是近年来国际公认的一种高效、安全、快速、广谱的新型强氧化性消毒剂，它对细菌、病毒、霉菌和芽孢等微生物具有快速、强烈的杀灭作用，而且无致癌、致畸变和致突变性，且消毒后的饮用水无丝毫口感的变化，以适于本项目高端用户的生活用水消毒之用。
　　10）需选择用于饮用水处理的高效絮凝剂，在原水泵前设置一个絮凝剂加药点，通过絮凝剂的作用，使原水在经多介质过滤时，达到更好的过滤效果。
　　11）关于系统集控及控制柜等自控设备，采用当前国际酒店集团通用的管理要求之模式，从硬件而言，控制箱内元件主要采用SIMENS元件，PLC可编程控制器，并配有系统模拟显示屏（系统状况一目了然），控制箱本身的PLC控制器及软件即可全自动优化控制整个系统的工作状况。使整个水处理系统为无需人员看管的真正“全自动”系统。该系统还须配备BA接口，通过所配置的设备监视/控制系统各单机的工作状态，同时提供优化/节能的运行模式，真正做到智能化集控及远程监控。应设置故障停机、故障报警装置。
　　12）系统配置中的砂过滤器/活性碳过滤器等，各机系全自动过滤设备，即设定为自动运行状态下，设备可长时间自动工作、反冲等。
　　13）对于砂过滤器/活性碳过滤器的反冲操作方式，考虑节水节能的观念，采用压力差控制方式为酒店今后的营运节约大量的水/电资源及费用；
　　14）在活性碳过滤器出口端须配有流量计，方便用户了解活性碳的工作能力，还可在调试/使用过程中很方便地调节两套系统的工作状态及平衡，优化使用这2套设备。
　　15）加药管配管采用加厚ABS塑料管，法兰或粘结剂连接。
　　16）设备与管道的连接及需要拆卸的部位应采用活接头连接方式。
　　17）净水机房电控系统中应有对缺水、超压、过流、过热不合格水排放等问题的保护功能，并根据反馈信号进行相应控制，协调系统的运行。
　　18）根据设计要求提供各加药点化学剂的化学成分及配比浓度，配置一定运行周期的化学剂量。此运行周期暂定为36个月。
　　19）定时对设备、附件、管线进行检查，对运行中的化学剂浓度进行检测。

3 世纪星监控系统

1）世纪星简介
　　《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（HMI）软件系统，它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平台作为其操作系统，全中文界面，并充分利用了Windows的各种便利功能。
　　《世纪星组态软件》由开发系统和运行系统组成。开发系统是《世纪星组态软件》的集成开发环境，软件开发者在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接、硬件设备安装、网络配置、系统配置等。该系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，不但能合理地抽象控制对象，而且能非常简单、方便地对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等进行操作；开发者利用其丰富的图形控件和自定义图库功能，可以大大减少设计界面的时间；通过简单而实用的编程命令语言，开发者不需要编程经验就可以设计完成实际工程；方便的硬件设备安装向导和全面地支持国内国际工控底层设备，彻底实现工控现场的数据采集和监控功能。
　　运行系统是《世纪星组态软件》系统的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与硬件设备的数据交换。运行系统能实时而形象地反映现场的所有参数和实际情况；通过实时数据库管理从工业控制对象采集各种数据；可把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成实时和历史报警、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监控功能；可生成历史数据文件，用于追忆历史事件；灵活方便的组态式报表，可充分满足用户的各种报表需要。

图1 监控中心

2）监控系统
监控中心主要由以下几部分组成：
a、实时数据采集
　　监控中心计算机通过PPI总线连接到现场设备。所有的现场开关量状态和模拟量值都通过PPI总线传输到监控中心计算机，可调整所有数据的采集频率以满足监控需求。
b、历史数据记录
　　历史数据记录系统负责保存所有需要记录分析的数据，根据需要可调整数据记录的频率和记录方式(文件、数据库)，历史数据记录系统由世纪星自动完成，不需要编写代码。
c、趋势曲线
　　趋势曲线分实时趋势曲线和历史趋势曲线两种。实时趋势曲线显示所选变量的实时变化情况。历史曲线用于查询历史数据并生成曲线，历史曲线可以缩小放大以便于观察曲线的变化细节。
d、报警系统
　　世纪星对每个变量都提供了报警功能，报警种类分为极限报警、偏差报警、变化率报警，当然如有特殊需要还可以编写用于实现特定种类报警的程序。
　　世纪星提供了实时报警画面和历史报警画面。实时报警画面显示当前所有未应答的报警信息，可以使用报警过滤功能显示需要查看的报警种类。历史报警窗口用于查询历史报警信息，历史报警窗口对所有历史报警时间、报警值、报警恢复时间做详细记录，同样可以采用过滤功能查询特定条件的历史报警信息。
e、历史数据报表
　　所有历史数据可以以报表的形式显示和打印。
　　通过查询设定具体的时间生成班报表、日报表、月报表、年报表。
　　报表可以保存成EXCEL文件也可以输出到打印机进行打印。
f、数据库
　　世纪星可以和局域网或internet网络上的数据库服务器进行连接把特定的数据信息写到数据库服务器上或从数据库服务器上获得数据信息，这样实现和ERP或OA的交互。
　　世纪星是通过ODBC连接到数据库的，所以在通过ODBC连接测试成功的数据库世纪星都能访问。
g、WEB服务
　　监控中心为局域网计算机提供WEB浏览服务。可通过不同的WEB组来区分不同的工位和站点画面。WEB发布启动后，所有配置了WEB发布的变量都可已在WEB浏览器端实时显示。
h、用户管理
　　世纪星为每个用户提供了不同权限，可根据要求分为设备厂商、管理员、操作员、一般浏览人员。

3)软件画面

图2设备输出状态监视

图3输入状态监视及报警

图4 系统流程图

小结：

　　该系统实现了世博村（A地块）VIP生活楼工程水处理设备全自动化控制，提高了水质处理的效率，减轻了运行人员的负担，提高了水厂运行的安全和可靠性。世纪星组态软件开发的监控系统具有运行稳定、操作界面直观友好，报警、报表、数据记录、趋势显示分析和安全管理等功能完善的特点，完全实现了规划的功能，系统操作和维护都十分简便，为水设备的安全运行提供了可靠的保障，并且世纪星良好的开放性为系统的二期功能集成提供了很好的接口。
　　世纪星应用于世博会项目，让我们世纪星人充满信心，我们一定会继续努力，为世博会，为中国工控事业拼搏！