摘要 針對污水處理系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，闡述了以現(xiàn)場總線和組態(tài)軟件結(jié)合來實(shí)現(xiàn)污水處理及監(jiān)管的解決方案。 1 系統(tǒng)綜述 污水處理的方法一般有氧化溝法、SBR法、鼓風(fēng)曝氣法、AB法、A2O法等工藝方法，針對不同的工藝需要制定相應(yīng)的控制方案，采用生產(chǎn)管理監(jiān)控級、現(xiàn)場控制級和就地控制級三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，要求系統(tǒng)具備在線監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集顯示、遠(yuǎn)程自動控制和網(wǎng)絡(luò)通訊、檢測數(shù)據(jù)分析、管理、系統(tǒng)監(jiān)測及故障報(bào)警等功能。本污水處理項(xiàng)目經(jīng)設(shè)計(jì)，其電氣自控系統(tǒng)以三菱Q系列PLC和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為控制系統(tǒng)主干，并配以人機(jī)界面來提升操作友好度，同時(shí)通過安裝在上位工控機(jī)的力控監(jiān)控組態(tài)軟件來監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求采用集散型控制系統(tǒng)，采取“集中監(jiān)測，分散控制”的原則，由廠級中央監(jiān)控工作站和現(xiàn)場分散就地PLC控制站組成全廠工業(yè)控制網(wǎng)。 這是一套完整的面向水處理行業(yè)的自控解決方案，各就地控制站通過Q-PLC所提供眾多型號的I/O模塊、AD/DA模塊和高速通訊的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)控制，而各就地控制站之間通過已獲得國標(biāo)認(rèn)證的CC-Link現(xiàn)場總線連接實(shí)時(shí)傳輸重要數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)柔性控制，上位工控機(jī)系統(tǒng)則通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)與控制層連接，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1。 2 自控系統(tǒng)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用“集中監(jiān)測，分散控制”的原則構(gòu)建整個(gè)自控系統(tǒng)，其系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2。 （1）電氣自控部分系統(tǒng)構(gòu)成 為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)計(jì)中采用了CC-Link現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了現(xiàn)場控制層和信息管理層的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制方案對整套污水處理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。中央控制站選用研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)并安裝力控監(jiān)控組態(tài)軟件，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)與就地站控制層通訊連接，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。各就地控制站通過Q-PLC所提供眾多型號的I/O模塊、AD/DA模塊和高速通訊的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)控制，而各就地控制站之間通過CC-Link現(xiàn)場總線連接實(shí)時(shí)傳輸重要數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)柔性控制。 （2）中央控制站監(jiān)控組態(tài)軟件 力控監(jiān)控組態(tài)軟件集控制技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、圖形技術(shù)于一身，包含動態(tài)顯示、報(bào)警、控件、趨勢、網(wǎng)絡(luò)通訊等組件，用戶只需編寫少量的代碼即可生成高質(zhì)量的控制系統(tǒng)。整套系統(tǒng)建設(shè)有多幅實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，包括系統(tǒng)總貌、提升泵站與除砂池、1#氧化溝、2#氧化溝、二沉池、泥路、加藥脫水間。其通過指示燈表明設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在電機(jī)運(yùn)行方式為手動時(shí)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊畫面下排電機(jī)啟動按鈕可遠(yuǎn)程啟動現(xiàn)場設(shè)備。傳感器的瞬時(shí)值依據(jù)實(shí)際安裝位置被分別標(biāo)注到不同的分布工藝流程圖中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)被做成相應(yīng)分布圖的子畫面，可在分布工藝流程圖中直接點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入。界面呈樹狀排列，查閱、操作簡便。數(shù)據(jù)庫是上位機(jī)監(jiān)控軟件的核心所在，因此必須依據(jù)實(shí)際需要首先將其建設(shè)好，然后將各功能模塊進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕M合。實(shí)際編程過程中在定義變量時(shí)，記錄可設(shè)定為不計(jì)錄、數(shù)據(jù)變化時(shí)記錄和定時(shí)記錄，要根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的設(shè)置，從而節(jié)省存儲空間。報(bào)表分為實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表兩種。 3 系統(tǒng)配置 （1）監(jiān)控組態(tài)軟件 作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部分的監(jiān)控組態(tài)軟件則選用力控組態(tài)軟件，該軟件具企業(yè)級的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫，可從容面對大數(shù)據(jù)量的監(jiān)控管理。該軟件開發(fā)界面友好，由于采用了通訊層-數(shù)據(jù)層-界面層的三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整體運(yùn)行性能和穩(wěn)定性都較好。 （2）自控1#站 選用三菱Q01CPU，它直接處理的I/O點(diǎn)數(shù)是1024點(diǎn)、程序容量14K步，基本指令處理速度高達(dá)0.10μs。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸模塊采集現(xiàn)場信號并根據(jù)PLC程序判斷控制現(xiàn)場設(shè)備，并配以GOT900系列觸摸屏人機(jī)界面通方便現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況，提升操作友好度。通過CC-Link主站模塊分別與自控2#站和自控3#站實(shí)時(shí)通訊，并通過串行通訊模塊與上位工控機(jī)實(shí)時(shí)通訊。這種雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還可方便地實(shí)現(xiàn)柔性化控制，即在運(yùn)行一段時(shí)期后，若工藝要求發(fā)生變化時(shí)，可通過上位工控軟件的參數(shù)設(shè)定傳遞到各相關(guān)的就地控制站從而方便地實(shí)現(xiàn)工藝調(diào)整。 （3）自控2#站 也選用三菱Q01CPU，它直接處理的I/O點(diǎn)數(shù)是1024點(diǎn)、程序容量14K步，基本指令處理速度高達(dá)0.1011μs。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸模塊采集現(xiàn)場信號并根據(jù)PLC程序判斷控制現(xiàn)場設(shè)備，通過CC-Link主站模塊與自控1#站和自控3#站實(shí)時(shí)通訊。 （4）1#遠(yuǎn)程站 選用三菱Q00CPU，它直接處理的I/O點(diǎn)數(shù)是1024點(diǎn)、程序容量8K步，基本指令處理速度高到0.16μs。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸模塊采集現(xiàn)場信號并根據(jù)PLC程序判斷控制現(xiàn)場設(shè)備，并配以GOT900系列觸摸屏人機(jī)界面通方便現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況，提升操作友好度。通過CC-Link主站模塊分別與自控1#站和自控2#站實(shí)時(shí)通訊。