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一、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。該自控解決方案通過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)，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性高、可靠性高、整體造價(jià)低。

系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下：

1、CC-Link現(xiàn)場總線簡介

　　以三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司以"多廠家設(shè)備環(huán)境、高性能、省配線"理念開發(fā)、公布和開放了現(xiàn)場總線CC-Link，并開始正式向市場推出了CC-Link這一全新的多廠商、高性能、省配線的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。CC-Link現(xiàn)場總線已于2004年獲得中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/Z的審核，成為為數(shù)不多在中國市場上推廣的國標(biāo)產(chǎn)品。其具備了一些特點(diǎn)：

　　減少配線，提高效率。CC-Link顯著減少了當(dāng)今復(fù)雜生產(chǎn)線上的控制線和電源線，更有利于系統(tǒng)維護(hù)。

　　高速的輸入輸出響應(yīng)，CC-Link實(shí)現(xiàn)了10Mbps的高速通訊速度，輸入輸出響應(yīng)可靠、迅速、具有確定性。

　　CC-Link總延長距離高達(dá)1.2km(156kbps)。另外，通過使用中繼器（T型分支）或光纖中繼器，可進(jìn)一步延長傳輸距離，適用于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張時(shí)需遠(yuǎn)距離設(shè)置的設(shè)備。

豐富的RAS功能（Reliability可靠性, Availability有效性, Serviceability可維護(hù)性）。

2、力控監(jiān)控組態(tài)軟件簡介

　　率先在國產(chǎn)組態(tài)軟件中推出完整的軟件冗余和熱備體系，支持分布式網(wǎng)絡(luò)訪問，支持多層網(wǎng)絡(luò)冗余，極大的提高了軟件的安全性和穩(wěn)定性。

　　在支持網(wǎng)絡(luò)冗余體系的國內(nèi)組態(tài)軟件開發(fā)商中，是高性價(jià)比軟件。

　　在國產(chǎn)軟件廠家中適合DCS、PLC、RTU、DDC等控制器廠家進(jìn)行監(jiān)控軟件配套，可以在過程自動化、制造自動化項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。

　　分布在網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)的力控軟件，節(jié)點(diǎn)之間可以任意通訊，構(gòu)成了完整的分布式網(wǎng)絡(luò)體系，由力控軟件組成的C/S和B/S網(wǎng)絡(luò)體系都支持雙網(wǎng)容錯切換。

　　能有效的管理多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，數(shù)據(jù)采用變化傳輸，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)開銷，故障和容錯機(jī)制更完善。

　　適合企業(yè)信息化的信息集成,軟件不僅有大數(shù)據(jù)量處理功能，而且組態(tài)更便捷。

二、自控系統(tǒng)方案說明

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如下。

1、電氣自控部分系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2、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)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。

3、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，其實(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。整個(gè)軟件界面呈樹狀排列，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)定為不記錄、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。

三、系統(tǒng)配置說明

1、中央控制站

　　整個(gè)系統(tǒng)核心部分的監(jiān)控組態(tài)軟件選用力控監(jiān)控組態(tài)軟件，該軟件具企業(yè)級實(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)0.10us。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊采集現(xiàn)場信號，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，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

　　同樣選用三菱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)0.10us。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊采集現(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。

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0.16us。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊采集現(xiàn)場信號，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。

四、結(jié)束語

　　現(xiàn)場總線技術(shù)與監(jiān)控軟件技術(shù)在該項(xiàng)目的綜合運(yùn)用，有效地實(shí)現(xiàn)了整個(gè)污水處理廠的管控一體化，助力工廠穩(wěn)定運(yùn)營，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度。同時(shí)，該系統(tǒng)整體造價(jià)不高，是現(xiàn)代污水處理項(xiàng)目的一種理想選擇。