??????? 三、應(yīng)用案例
??????? 下面以天津咸陽(yáng)路污水處理廠為例[3]，具體說明污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖一所示：
??????? 信息層：咸陽(yáng)路污水處理系統(tǒng)因其分布面積較大，廠區(qū)內(nèi)共有5個(gè)PLC分站：預(yù)處理系統(tǒng)分控主站PLC1、生物處理系統(tǒng)分控主站PLC2、污泥處理系統(tǒng)分控主站PLC3、出水及雨水系統(tǒng)分控主站PLC4和污泥消化系統(tǒng)PLC5，使用的CPU均為OMRON的CS1H-CPU66H.該功能層實(shí)現(xiàn)污水處理廠各單元過程所有過程參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，單元過程及設(shè)備的控制，并通過OMRON網(wǎng)絡(luò)模塊CS1W-ETN21，和中央控制室通過赫斯曼太網(wǎng)交換機(jī)，組成100M光纖以太環(huán)網(wǎng)，向監(jiān)控層傳送數(shù)據(jù)和接受監(jiān)控層控制指令。在中控室中，作為工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、兩臺(tái)工程師/操作員站計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源及監(jiān)視屏等設(shè)備，其主要職能是進(jìn)行系統(tǒng)中的信息交換與信息顯示及控制。該層通過上位監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)主要工藝設(shè)備的控制和調(diào)度，對(duì)污水處理全過程中的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、優(yōu)化和調(diào)整，對(duì)主要工藝流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和趨勢(shì)分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制，在控制組態(tài)上實(shí)現(xiàn)各種常規(guī)與復(fù)雜的優(yōu)化控制、專家控制、模糊控制等先進(jìn)的智能控制。同時(shí)，功能強(qiáng)大與穩(wěn)定的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)亦通過以太網(wǎng)成為上下層間的信息通道。污水廠中控室控制站還通過RIAMBView和信息中心、便攜計(jì)算機(jī)及廠外泵站(咸陽(yáng)路泵站、密云路泵站)等處進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，RIAMBView具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)(最適合SCADA)功能，通過寬帶接收或發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端對(duì)部分實(shí)時(shí)畫面、進(jìn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問。
??????? 此外廠長(zhǎng)辦公室計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成的局域網(wǎng)即構(gòu)成了廠區(qū)管理層。通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)的管理軟件，為決策者提供了各項(xiàng)生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)的調(diào)度管理所必須的信息平臺(tái)。該層和過程監(jiān)控層，與Internet接軌但有著較高的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)功能，僅授權(quán)的用戶等級(jí)可對(duì)進(jìn)程數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問。
??????? 控制層：控制器網(wǎng)絡(luò)(ControllerLink)是建立在一種令牌總線或者令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議上的通訊機(jī)制，它通過PLC上的CLK模塊與其它站PLC上的CLK模塊或計(jì)算機(jī)上的板卡相配合，在板卡之內(nèi)建立一個(gè)數(shù)據(jù)交換區(qū)。該網(wǎng)可以采用雙絞線通訊電纜或者多模光纜通訊，線纜其最大通訊速率為2M，最大距離達(dá)1km，光纜通訊速率為2M，最大通訊距離為30KM.本系統(tǒng)中，預(yù)處理系統(tǒng)分控主站PLC1包括進(jìn)水泵房、沉砂池，同時(shí)通過控制器網(wǎng)絡(luò)總線串接到其下三個(gè)初沉池、初沉污泥泵房分站(PLC1-1、PLC1-2、PLC1-3);生物處理系統(tǒng)分控主站PLC2包括：鼓風(fēng)機(jī)房、加氯間，同時(shí)通過ControllerLink總線串接到其下五個(gè)二沉池、曝氣池、回流泵房分站(PLC2-1、PLC2-2、PLC2-3、PLC2-4、PLC2-5)。所有控制器網(wǎng)絡(luò)子站所用CPU型號(hào)均為CS1H-CPU44H.
??????? 污水處理流程中的各檢測(cè)儀表均為在線式智能儀表，變送器均帶有數(shù)字顯示裝置并通過可編程序控制器(PLC)的接口傳送標(biāo)準(zhǔn)的模擬、數(shù)字信號(hào)。
??????? 系統(tǒng)特點(diǎn)：
??????? 1、高可靠與高穩(wěn)定性：環(huán)形冗余以太網(wǎng)方案的出現(xiàn)則保證了系統(tǒng)更高的可靠性，單一點(diǎn)的鏈路中斷不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)通訊的中斷;而控制器網(wǎng)絡(luò)作為OMRON專用的，能在CS系列PLC或上位工控機(jī)之間建立靈活方便的傳送和接收大量數(shù)據(jù)的工廠自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)，與自控系統(tǒng)在通訊方面有極高的穩(wěn)定性。充分體現(xiàn)了集中管理分散控制的原則，也保證了高可靠與高穩(wěn)定性。與此同時(shí)，omron基于工業(yè)以太網(wǎng)的FINS(FactoryInterfaceNetworkService)通訊服務(wù)(FINS通訊服務(wù)功能)，即使在通訊負(fù)擔(dān)較大的環(huán)境下，仍可保持高穩(wěn)定性的通訊效果。除網(wǎng)絡(luò)部分
這篇污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)的分析與應(yīng)用的關(guān)鍵詞是污水處理廠,自動(dòng)化系統(tǒng), 外，自控系統(tǒng)通過下列技術(shù)與工程措施，也確保了系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)性：整個(gè)系統(tǒng)選用符合工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的成熟定型產(chǎn)品;PLC模塊具有自診斷(檢錯(cuò))與容錯(cuò)功能;PLC控制柜內(nèi)具有完善的抗干擾及防雷等技術(shù)措施;中控室及現(xiàn)地控制站設(shè)備均具備供電冗余功能;即使在上位機(jī)發(fā)生故障或通信中斷時(shí)，現(xiàn)地控制站亦可以在手動(dòng)模式下獨(dú)立完成基本局部控制;
??????? 2、高擴(kuò)展性：工業(yè)以太網(wǎng)具有向下兼容性。對(duì)于雙絞線或光纖介質(zhì)，如果將傳輸速度從10Mbps提升到100Mbps，在大多數(shù)場(chǎng)合不需要改變現(xiàn)有的布線，只需更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即可。同樣，如果將本系統(tǒng)主干網(wǎng)從100Mbps以太網(wǎng)提升到千兆以太網(wǎng)，只需升級(jí)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，而無(wú)需重新鋪設(shè)光纜;
??????? 3、開放性：系統(tǒng)對(duì)用戶是開放的。設(shè)備的增減、控制方案的選取、系統(tǒng)的擴(kuò)縮與維護(hù)等，用戶都可以在廣泛的設(shè)備環(huán)境下便利地自己完成。所有硬件接口，軟件協(xié)議全部按開放性的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、編制。此外OMRON串行口的協(xié)議宏功能，使得開發(fā)方不需要編寫專門的通信程序與第三方設(shè)備進(jìn)行通信，原則上OMRONPLC能和任何帶RS-232C，RS-422或RS-485接口的設(shè)備進(jìn)行通信。
??????? 4、操作的實(shí)用性：組太軟件和編程軟件都是全中文界面，豐富的圖畫功能，使用戶清晰的了解污水處理廠各工段的運(yùn)行情況，故障報(bào)警點(diǎn)的分支細(xì)節(jié)，使操作員僅通過鼠標(biāo)便可發(fā)布各種指令或換畫面;用戶還可通過上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)訪問網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，梯形監(jiān)控工具亦可以監(jiān)控工業(yè)以太網(wǎng)甚至控制器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各站PLC梯形圖程序，而不需要現(xiàn)場(chǎng)操作，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)縫連接。
??????? 四、結(jié)束語(yǔ)
??????? 當(dāng)時(shí)我國(guó)污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施正處于一個(gè)成長(zhǎng)的時(shí)期，系統(tǒng)的需求、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的控制仍然存在不完善的地方，同時(shí)技術(shù)的發(fā)展也給污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的改進(jìn)創(chuàng)造了條件和基礎(chǔ)，也使建設(shè)合理的監(jiān)控系統(tǒng)成為可能。
??????? 從系統(tǒng)的需求來看，一方面要兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠與可控，也要反映系統(tǒng)的先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)與可擴(kuò)展，同時(shí)也要使操作便捷與維護(hù)方便;另一方面，針對(duì)不同的區(qū)域條件和功能要求確定系統(tǒng)的規(guī)模和冗余度的大小，確定系統(tǒng)的合理集成方式、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式以力求系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性的有機(jī)結(jié)合;從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來看，除考慮系統(tǒng)的規(guī)模和設(shè)計(jì)方法外，也要考慮新技術(shù)的應(yīng)用，使整個(gè)系統(tǒng)既先進(jìn)又實(shí)用;從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，當(dāng)前我國(guó)普遍采用三級(jí)污水處理廠管理和分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式，事實(shí)上，主從式結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線如Profibus，由于系統(tǒng)的可靠性受主控制器的制約，并不適用于全分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制，采用對(duì)等的自愈網(wǎng)絡(luò)是今后的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì);從系統(tǒng)的控制來看，當(dāng)前我國(guó)污水處理廠監(jiān)控存在著只監(jiān)不控，或監(jiān)強(qiáng)控弱的現(xiàn)象，各種控制信息沒有得到很好利用，對(duì)于污水處理廠控制，要針對(duì)不同現(xiàn)象，采用不同的控制方法。
??????? 今后我國(guó)的污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展是，在原有基礎(chǔ)上，按照監(jiān)測(cè)與控制適當(dāng)分離、最大限度的集中監(jiān)測(cè)、靈活機(jī)動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)控制的總體思想，逐步改進(jìn)，使得污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)更趨合理。
??????? 參考文獻(xiàn)：
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