基于WinCC的海水淡化加工工廠監(jiān)控平臺設計

朱鵬曜 孫 昕 李藝榮

(沈陽工學院，遼寧 沈陽 110136)

1 設計背景

為了應對人們對淡水的需求，在我國大量開采地下水和建立蓄水工程并沒有解決我國淡水總資源緊缺的問題。所以，海水淡化這個方法是有希望解決我國水資源緊缺的一種方法。海水淡化即利用海水脫鹽生產(chǎn)淡水，是實現(xiàn)水資源利用的開源增量技術，可以增加淡水總量，且不受時空和氣候影響，水質好、價格漸趨合理。海水淡化主要是為了提供飲用水和農(nóng)業(yè)用水，并且，食用鹽也可以作為副產(chǎn)品被生產(chǎn)出來，有良好的經(jīng)濟價值。

2 設計原理

在S7-1200PLC軟件的使用中，各種變量的設置共有375個，其中還大量運用了計數(shù)器、定時器、比較指令等PLC指令，并將PLC程序與WinCC畫面相結合進行仿真運行。整個監(jiān)控系統(tǒng)由10個主要的頁面組成，包括海水淡化主頁面、取水系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、一級反滲透、二級反滲透、三級反滲透、四級反滲透、現(xiàn)場總線控制、監(jiān)控界面以及重金屬海水處理。在主頁面中，我們還設有使用說明，供操作人員參考，以方便其快速掌握整個系統(tǒng)，當發(fā)生故障時，在主頁面中也可以由各個監(jiān)控按鈕轉到各個閥門、泵或者儲水罐的監(jiān)控界面，并設置報警燈，當報警燈顯示為紅色時，說明發(fā)生故障，使工作人員可以很快地找出錯誤并解決。

在PLC編程方面利用各種傳感器監(jiān)測系統(tǒng)中的泵、閥門、聚合物、按鍵等物理量的變化結合PLC中的加、減計數(shù)器，時間繼電器，比較器等數(shù)據(jù)塊對各種物理量進行判斷以驅動系統(tǒng)進行下一步的進程。海水淡化主頁面PLC程序由圖1所示。

在WinCC監(jiān)控界面方面對PLC監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)進行可視化的顯示，即可以總覽整個系統(tǒng)的運行狀況，也可以單獨查看某一部分的具體數(shù)據(jù)。當其中某些數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時會顯示出異常數(shù)據(jù)和發(fā)生故障的位置。海水淡化主頁面由圖2所示。

圖1 海水淡化主頁面PLC程序

在本項目中，我們利用一級反滲透、二級反滲透、三級反滲透、四級反滲透(一級反滲透和二級、三級、四級反滲透原理相同，以一級反滲透界面為例，如圖3所示)使海水從反滲透膜的高壓側流向低壓側，并加上反洗泵使海水可以反復反滲透，從而可以更好地洗去海水中的有害物質和雜質。

圖2 海水淡化主頁面

圖3 一級反滲透界面

3 結論

目前，我國海水利用技術相對還不太成熟，但已建成具有自主知識產(chǎn)權的千噸級和萬噸級示范工程，是完全獨立掌握海水淡化技術的少數(shù)國家之一。反滲透技術是21世紀海水淡化的主要方法，因為反滲透海水淡化具有投資費省、能耗低等優(yōu)點。隨著世界各國經(jīng)濟的高速發(fā)展以及人口的迅速增長和集中，世界各國對水的需求日益增加，而地球上的淡水資源非常有限，淡水資源缺乏已成為全球性的問題。在尋求淡水資源方面各國紛紛將目光投向大海。所以海水淡化技術就顯得十分重要。

總而言之，我國海水淡化事業(yè)正在高速發(fā)展，但是我們也應看到中國海水淡化雖基本具備了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展條件，研究水平及創(chuàng)新能力、裝備的開發(fā)制造能力、系統(tǒng)設計和集成等方面與國外仍有較大的差距。但有差距就代表著有提升空間，在海水淡化全面發(fā)展的國際大潮下，具有良好的發(fā)展前景。