污水厂自动控制系统中，现场 PLC 控制站过程控制类型主要有两种：第一种是顺序逻辑控制。污水净化过程中要用到大量的泵机、阀门及污水净化专用机械设备，它们通常根据规定的时间周期、工艺参数条件及相互之间的状态逻辑关系等进行开/停或开/闭控制。第二种是反馈控制。污水处理厂工艺与其他工艺过程相似，也需要在一定的温度、压力、流量、液位" title="液位">液位等工艺条件下进行，例如氧化沟的氧含量DO值和悬浮固体浓度MLSS值要控制在一定范围内。以下对系统主要的过程控制加以说明。
　　(1) 粗细格栅" title="格栅">格栅程控系统
　　在粗细格栅处设置超声波液位差计，通过对格栅前后液位差的检测，判断格栅是否堵塞，PLC按时间间隔，同时根据格栅前后的液位差，自动控制机械格栅转动除渣，将栅渣通过带式输送机运走，因此带式输送机要与机械格栅联动。起动顺序为：带式输送机→机械格栅，关机顺序相反。
　　(2) 污水提升泵房程控系统
　　污水提升泵房有3台潜污提升泵，前两台是恒速泵，第三台配变频调速装置。所有提升泵均可现场手动控制，也可以通过 PLC“远程单动”控制或“远程联动”控制。在提升泵联动状况下，根据相应的超声波液位计通过变频自动调节并控制提升泵的运行台数。
　　(3) 旋流沉砂系统
　　旋流沉砂池按预设时间排砂，砂水分离器与沉砂池排砂联动工作，砂水分离器延时停机。起动顺序为：砂水分离器→启动开始提砂，关机顺序相反。
2 系统构成及功能
　　本污水厂自控系统由管理层、控制管理层、现场控制层三层组成，控制系统选用可编程控制器作为主控制器,控制系统的结构采用集散型控制系统^[6-7],以便于实现“集中管理、分散控制”的三级控制。即现场手动控制、分控站PLC控制和中控室集中控制。各控制子站和信息中心通过100M的以太网进行通讯及信息交换，把各控制子系统的工艺参数的设定值和对电气设备的操作从信息中心或者本地的操作员站传送到各控制子系统，同时把各设备的状态和工艺、电气参数及故障信息由各控制子系统收集送到人机接口的CRT显示。各控制子站彼此之间也可以通过光纤以太网EtherNet/IP来实现控制信息及数据传送。系统结构如图2所示。

　　(1) 现场手动控制：当转换开关打到手动控制方式，能在现场通过控制箱上的按钮或控制器对设备进行手动控制。
　　(2) 分控站PLC控制：每一个PLC站都是一个独立的子系统，由PLC控制单元和Eview触摸屏组成，形成功能完整的工作环节。通过EtherNet/IP工业控制网协议把各分站连接起来。各分控站PLC执行自己的控制程序，采集该站现场I/O信号。在与控制室脱机或通讯出现故障时，各分控站能独立利用自己的PLC进行控制以及完成PLC之间的通讯。
　　(3) 中控室集中控制：PLC的控制和采集的仪表数据通过网络传到中控室，中控室对生产过程进行监测控制，负责反映实时工况，进行事件及曲线记录，故障报警，下达生产指令，设定工艺参数等等,覆盖整个系统的每个控制操作环节，是整个控制系统的神经中枢。
3 系统硬件组成
　　新蔡县污水处理自动化控制系统共有3个PLC站，1#PLC 站包括处理器1769-L32E 1个、模拟输入模块1769-IF8 1个；2#PLC 站包括处理器1769-L32E 1个、模拟输入模块1769-IF4 1个、模拟输出模块1769-OF8C 2个、数字输入模块1769-IQ32 6个、数字输出模块1769-OB32 2个；3#PLC站包括处理器1769-L32E 1个、模拟输入模块1769-IF8 2个。1769-L32E处理器支持最大30个本地I/O,并内置支持100Mb/s EtherNet/IP实时工业控制以太网络接口，在同一个EtherNet/IP网络上，可以同时进行多处理器/上位机" title="上位机">上位机联网以及分布式I/O控制。各个PLC分站之间与中央监控之间以EtherNet/IP工业控制网协议连接。
3.1 中央监控站
　　中控室包括1台数据服务器、2 台监控工作站以及相应的网络设备。数据服务器提供RSView32实时工况趋势图数据，2 台监控工作站则通过网络，以数据服务器作为数据源，生成实时工况趋势图。上位机采用DELL商用机，配置为：P4 3.0G以上；256MDDR；80G硬盘；19英寸CRT。
3.2 电源系统
　　220VAC采用在线式、隔离型、连续双转换的UPS不间断供电电源，蓄电池能力为一小时以上；24VDC配置直流稳压电源。
4 系统软件设计
4.1 PLC编程软件
　　本文采用Rockwell公司提供的RSLogix5000 编程软件。其运行环境为Win NT/Win 2000，具有非常友好的界面，并可满足多人同时对系统中各控制器进行程序编制以及调试工作^[8-9]，开发人员还可对程序离线仿真。PLC程序主要完成对设备的自动控制，数据采集的处理。例如根据读入的氧化沟溶解氧值采用PID算法^[10]实现了对表曝机转速的控制，在RSLogix5000中集成了PID功能，很容易实现过程量的闭环控制，按照系统的控制要求，在这里采用比例加积分的控制算法。
4.2 RSLinx通讯软件
　　RSLinx是一个完善的通讯服务软件包，为多种Rockwell软件应用程序提供底层驱动连通性，用户只需简单地选择任意一点接入系统并组态相应的通讯方式，RsLinx即可自动建立整个控制网络的通讯连接。借助RsLinx软件，用户在系统任意一点接入，即可对控制网络内所有控制器、智能化现场设备等进行远程访问、编程组态、诊断和维护。并且,运行RsLinx的上位机本身即是一个OPC/DDE Sever。
4.3 上位机监控软件
　　本系统采用RSView32作为监控软件。RSView32可有效地监视并控制机器和过程，是一种集成式的、组件化的人机界面软件，其基于Windows 2000、Windows XP平台设计，并且把ActiveX控制嵌入画面的HMI软件包，极大增强其设计的开放性、互通性、易维护和易组态性。
4.4 系统通讯设置
　　对于大多数本机与远程设备之间的通讯，RSView32采用OPC或DDE连接。本控制系统采用OPC作为与远程设备的通讯方式，使RSView32可以作为一个客户端或服务器，允许在不同的RSView32以及其他OPC服务器之间进行点对点通讯，本系统将RSLinx作为OPC Server。
  　首先要对RSLinx进行配置，在Configure Drivers 对以太网设备进行配置之后，要进行DDE/OPC服务设置，通过Topic Configuration配置以太网设备的Topic,然后由上位机调用相应设备的Topic。由于每台电脑上都安装了RSLinx，所以上位机与OPC Server的通讯是通过本机实现的。节点名可以自主设置；服务器一项名字因为选用的是RSLinx作为Server，所以要选择RSLinx OPC Server，同时因为RSLinx安装在本台电脑上，所以服务器类型选择“本机”；RSView32访问的是OPC服务器，也就是访问的是在RSLinx中配置的Topic主题，更新速率指定OPC服务器发送数据到OPC客户机的最大速率，默认值为1秒。RSView32通讯配置界面如图3所示。

4.5 监控系统功能实现
　　监控系统画面如图4所示，采用RSView32在本系统中可方便地实现以下功能：
　　（1）画面切换功能：多种目标控制(缩放、变色、移动、填充等)都可以一次分档编辑，明了、直观。画面间的切换简明方便，包括从菜单直接进入任何画面，直接进入上级或下级流程图和从其他任何画面直接进入报警表等方面。
　　（2）趋势：利用RSView 32，可在一个趋势中绘制多条标签曲线，可显示当前数据、历史数据，而且坐标轴可调，方便数据显示。同时还可支持将历史数据作为背景显示。
　　（3）报警监视：可对开关量或模拟量标签组态报警，并用窗口显示报警信息。可以组态报警严重性级别、过滤报警信息、报警或按严重性排列报警信息等。
　　（4）报表处理功能：集成微软的VBA作为内建的程序设计语言，系统自动记录各种工艺运行数据，归纳汇总形成报表，报表可定时打印，操作员也可通过菜单或按钮进入报表画面查看历史报表。

　　基于CompactLogix PLC控制的“新蔡县污水处理系统”在网络结构方面，采用了当今业界流行的光纤EtherNet/IP网的网络结构形式，构成的集散型控制系统指挥权集中，控制权分散，无论在设备层面还是在技术层面，均处于比较先进和实用的水平，有效地实现了“三级”控制，提高了整个系统的可靠性，在实际的工业应用当中具有很重要的现实意义。

参考文献
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