使用WAGO总线和世纪星组态软件实现污水处理监控系统的设计

背景介绍

大型污水处理厂各个反应池之间距离较远，而工程师要及时了解各个环节的电机运行情况和阀门的开关情况、处理前后污水的各项指标等各种情况，以便及时地作出相应的调整。而现在的大型污水处理系统存在着各种各样的问题。一种方案只用仪表在各个反应池附近进行显示，这样使工作人员可以了解现在反应池的各种指标数据，但是工程师了解各个环节的情况要花费一定的时间，不利于工程师及时做出调整。另一种方案是采用工业PC和PLC进行监控，这样可以及时了解各个环节的参数，及时做出调整，但是由于各个反应池与总控制室的距离比较远，把这些数据采集到控制室耗费的成本比较大，一些模拟量可能出现偏差，而且出现问题后检修不方便。还有采用模块对各个反应环节的开关量和模拟量进行采集，但是每个反应环节需要采集的变量数量、类型等各不相同，模块组合不够灵活，而且模块对通讯距离有一定的要求，各个模块之间需要通讯线连接，如果出现搜索不到部分模块的情况，导致整个系统不够稳定。以上的几中方案都存在一定的问题，都需要进行某些方面的改进。

系统构成

系统框图如下：

注释：PC通过RS485端口与WAGO-I/O-SYSTEM相连，实现一对多的控制。

整个控制系统由WAGO-I/O-SYSTEM，世纪星组态软件，RS485接口，工业PC组成。

WAGO-I/O-SYSTEM包括现场总线适配器，可编程现场总线控制器，750系列数据量输入输出模块，750系列模拟量输入输出模块，WAGO-I/O-PRO编程软件，WAGO-I/O-CHECK启动和诊断工具软件。以上配置根据具体的要求做适当的调整。

根据污水处理各个环节需要采集数据和控制输出的类型和数量，我们来确定每个站点WAGO总线750系列的配置，然后通过总线连接到工业PC上的RS485接口。世纪星组态软件通过MODBUS协议与WAGO-I/O-SYSTEM相连，实现对污水处理各个环节的各项参数的及时采集，并可实现一对多的控制。使用世纪星组态软件实现对各项参数进行监视、报警和控制等功能。

现场级：根据污水处理各个环节的具体需要选用750系列适配器或控制器，通讯接口为RS232或RS485，如果选用750系列的可编程控制器（750-812/814/815/816），则可以分布地完成控制任务。

管理级：根据用户的需要灵活控制

1． 选择PC机或者触摸屏作为Master，使用自带的串行接口。

2． 选择PLC作为Master，例如Schneider…。.

3． 选择WAGO IPC作为Master，可以连接显示器进行数据显示，并且可以通过Ethernet连接上层的管理级网络。

4． 选择除750-812/814/815/816之外的750控制器+RS232/RS485接口模块作为Master。［page］

上位HMI软件：

要求上位HMI软件支持MODBUS RTU通讯协议，如世纪星，iFIX，Wanderware InTouch，力控，组态王………

WAGO-I/O-SYSTEM产品的主要特点：

1． 安装容易 模块化结构，体积小，节省空间，即插即用；WAGO笼式弹簧技术，接线简单可靠，抗振动，免维护。

2． 使用灵活 用户可以根据需要任意将各种功能模块组合到一起，并可根据需要随时更换总线适配器和其他功能模块，为将来实现现场总线同意提供方便。

3． 功能齐全 能适应多种现场总线通讯方式及串行口通讯；功能模块品种多，功能齐全，包含有适用于各种电压等级信号的开关量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块，继电器模块，计数器模块，电源模块，接口模块等。

4． 设计经济 每个模块上的通道数量少，为经济的设计现场总线节点提供了条件。

5． 连接快速简单 通过总线适配器将现场总线输入/输出系统快速连接到PLC或PC。

6． 防护箱可达IP65防护等级 为适应工业现场总线系统的发展，例如化工业、食品业等系统的防护要求，以及冶金、化工等工矿企业恶劣的现场环境，WAGO为750系列提供了具有IP65防护等级的防护箱。

WAGO总线控制系统可以灵活地采用PROFIBUS，DericeNet，CANopen，MODBUS Ethernet，PROFINET等方案。

世纪星组态软件的主要特点：

1． 超级图形制作功能：有渐进色填充，从屏幕抓取点位图，立体管道等，能形象地直观地反映现场各种设备的状态。

2． 设备组态功能：驱动程序采用COM组件技术，支持上千种国内外的硬件设备，并可通过Modem、RS232、RS485、RS422依据MODBUS协议与其他软件进行通讯，《世纪星》可以做主站，也可以作为从站。

3． 先进的语音报警技术：开创组态软件的先河，无需预先录制语音，即可让计算机进行标准普通话语音报警，不受中文词汇限制。

4． 全新组态报表功能：在工控软件界首次引入组态报表概念，组态报表使用方便（类似Excel），用户可以轻松得到实时报表和历史报表（如班报、日报、月报、年报等）。

此外，强大的虚拟机技术，全新管理组态概念，监控和监视一体功能，历史数据补余功能等强大的功能都是世纪星组态软件所具有的。

功能说明

1． 现场各个环节的数据能够及时地传输到总控制室，通过世纪星组态软件的人机界面让工程师及时了解现场各个环节的运行情况以及污水的各项指标，以便及时做出调整。

2． 根据污水处理整个工艺的要求和采集到的数据，通过世纪星组态软件对某些电机和加药阀门等设备及时进行自动控制，保证污水可以达到要求的指标。

3． 当处理环节的参数超标或者某些设备发生故障时，通过世纪星进行报警，以便技术人员及时处理故障，缩短判断故障时间，提高处理效率节省成本。

4． 世纪星组态软件可以显示污水各项指标的实时曲线和历史曲线，技术人员可以及时进行分析，判断其走向，寻找规律，总结经验。

运用世纪星组态软件还可以实现一系列强大的功能，例如组态报表功能，可以随时查找历史数据；与其他应用程序的数据交换功能等。

结果分析

采用WAGO总线控制系统及时可靠地把大型污水处理系统各个环节的数据传输到总控制室，比其他方案配置灵活，成本低，检修简单，不容易出现故障。世纪星组态软件及时地把传输来的数据显示在PC机上，并且可以根据工艺要求进行自动控制，使污水达到要求的标准。世纪星软件可以及时对系统运行过程中各种设备故障进行报警，并可以对一些指标进行实时曲线显示，分析其走向。系统还可以根据实际情况灵活配置和修改，实施方便。

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