污水廠自動控制系統(tǒng)中,，現(xiàn)場 PLC 控制站過程控制類型主要有兩種：第一種是順序邏輯控制。污水凈化過程中要用到大量的泵機,、閥門及污水凈化專用機械設(shè)備,，它們通常根據(jù)規(guī)定的時間周期、工藝參數(shù)條件及相互之間的狀態(tài)邏輯關(guān)系等進行開/停或開/閉控制,。第二種是反饋控制,。污水處理廠工藝與其他工藝過程相似，也需要在一定的溫度,、壓力,、流量、液位" title="液位">液位等工藝條件下進行,，例如氧化溝的氧含量DO值和懸浮固體濃度MLSS值要控制在一定范圍內(nèi),。以下對系統(tǒng)主要的過程控制加以說明。
　　(1) 粗細格柵" title="格柵">格柵程控系統(tǒng)
　　在粗細格柵處設(shè)置超聲波液位差計,，通過對格柵前后液位差的檢測,，判斷格柵是否堵塞，PLC按時間間隔,，同時根據(jù)格柵前后的液位差,，自動控制機械格柵轉(zhuǎn)動除渣，將柵渣通過帶式輸送機運走,，因此帶式輸送機要與機械格柵聯(lián)動,。起動順序為：帶式輸送機→機械格柵，關(guān)機順序相反,。
　　(2) 污水提升泵房程控系統(tǒng)
　　污水提升泵房有3臺潛污提升泵,，前兩臺是恒速泵，第三臺配變頻調(diào)速裝置,。所有提升泵均可現(xiàn)場手動控制,，也可以通過 PLC“遠程單動”控制或“遠程聯(lián)動”控制。在提升泵聯(lián)動狀況下,，根據(jù)相應(yīng)的超聲波液位計通過變頻自動調(diào)節(jié)并控制提升泵的運行臺數(shù),。
　　(3) 旋流沉砂系統(tǒng)
　　旋流沉砂池按預(yù)設(shè)時間排砂，砂水分離器與沉砂池排砂聯(lián)動工作,，砂水分離器延時停機,。起動順序為：砂水分離器→啟動開始提砂，關(guān)機順序相反,。
2 系統(tǒng)構(gòu)成及功能
　　本污水廠自控系統(tǒng)由管理層,、控制管理層、現(xiàn)場控制層三層組成,，控制系統(tǒng)選用可編程控制器作為主控制器,控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用集散型控制系統(tǒng)^[6-7],以便于實現(xiàn)“集中管理,、分散控制”的三級控制。即現(xiàn)場手動控制,、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過100M的以太網(wǎng)進行通訊及信息交換,，把各控制子系統(tǒng)的工藝參數(shù)的設(shè)定值和對電氣設(shè)備的操作從信息中心或者本地的操作員站傳送到各控制子系統(tǒng)，同時把各設(shè)備的狀態(tài)和工藝,、電氣參數(shù)及故障信息由各控制子系統(tǒng)收集送到人機接口的CRT顯示,。各控制子站彼此之間也可以通過光纖以太網(wǎng)EtherNet/IP來實現(xiàn)控制信息及數(shù)據(jù)傳送。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,。

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　　(1) 現(xiàn)場手動控制：當轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動控制方式，能在現(xiàn)場通過控制箱上的按鈕或控制器對設(shè)備進行手動控制,。
　　(2) 分控站PLC控制：每一個PLC站都是一個獨立的子系統(tǒng),，由PLC控制單元和Eview觸摸屏組成，形成功能完整的工作環(huán)節(jié),。通過EtherNet/IP工業(yè)控制網(wǎng)協(xié)議把各分站連接起來,。各分控站PLC執(zhí)行自己的控制程序，采集該站現(xiàn)場I/O信號,。在與控制室脫機或通訊出現(xiàn)故障時,，各分控站能獨立利用自己的PLC進行控制以及完成PLC之間的通訊。
　　(3) 中控室集中控制：PLC的控制和采集的儀表數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳到中控室,，中控室對生產(chǎn)過程進行監(jiān)測控制,，負責反映實時工況，進行事件及曲線記錄,，故障報警,，下達生產(chǎn)指令，設(shè)定工藝參數(shù)等等,覆蓋整個系統(tǒng)的每個控制操作環(huán)節(jié),，是整個控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞,。
3 系統(tǒng)硬件組成
　　新蔡縣污水處理自動化控制系統(tǒng)共有3個PLC站，1#PLC 站包括處理器1769-L32E 1個,、模擬輸入模塊1769-IF8 1個,；2#PLC 站包括處理器1769-L32E 1個、模擬輸入模塊1769-IF4 1個,、模擬輸出模塊1769-OF8C 2個,、數(shù)字輸入模塊1769-IQ32 6個、數(shù)字輸出模塊1769-OB32 2個,；3#PLC站包括處理器1769-L32E 1個,、模擬輸入模塊1769-IF8 2個。1769-L32E處理器支持最大30個本地I/O,并內(nèi)置支持100Mb/s EtherNet/IP實時工業(yè)控制以太網(wǎng)絡(luò)接口,，在同一個EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)上,，可以同時進行多處理器/上位機" title="上位機">上位機聯(lián)網(wǎng)以及分布式I/O控制。各個PLC分站之間與中央監(jiān)控之間以EtherNet/IP工業(yè)控制網(wǎng)協(xié)議連接,。
3.1 中央監(jiān)控站
　　中控室包括1臺數(shù)據(jù)服務(wù)器,、2 臺監(jiān)控工作站以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,。數(shù)據(jù)服務(wù)器提供RSView32實時工況趨勢圖數(shù)據(jù)，2 臺監(jiān)控工作站則通過網(wǎng)絡(luò),，以數(shù)據(jù)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)源,，生成實時工況趨勢圖。上位機采用DELL商用機,，配置為：P4 3.0G以上,；256MDDR；80G硬盤,；19英寸CRT,。
3.2 電源系統(tǒng)
　　220VAC采用在線式、隔離型,、連續(xù)雙轉(zhuǎn)換的UPS不間斷供電電源,，蓄電池能力為一小時以上；24VDC配置直流穩(wěn)壓電源,。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
4.1 PLC編程軟件
　　本文采用Rockwell公司提供的RSLogix5000 編程軟件,。其運行環(huán)境為Win NT/Win 2000，具有非常友好的界面,，并可滿足多人同時對系統(tǒng)中各控制器進行程序編制以及調(diào)試工作^[8-9],，開發(fā)人員還可對程序離線仿真。PLC程序主要完成對設(shè)備的自動控制,，數(shù)據(jù)采集的處理,。例如根據(jù)讀入的氧化溝溶解氧值采用PID算法^[10]實現(xiàn)了對表曝機轉(zhuǎn)速的控制，在RSLogix5000中集成了PID功能,，很容易實現(xiàn)過程量的閉環(huán)控制,，按照系統(tǒng)的控制要求，在這里采用比例加積分的控制算法,。
4.2 RSLinx通訊軟件
　　RSLinx是一個完善的通訊服務(wù)軟件包,，為多種Rockwell軟件應(yīng)用程序提供底層驅(qū)動連通性，用戶只需簡單地選擇任意一點接入系統(tǒng)并組態(tài)相應(yīng)的通訊方式,，RsLinx即可自動建立整個控制網(wǎng)絡(luò)的通訊連接,。借助RsLinx軟件，用戶在系統(tǒng)任意一點接入,，即可對控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有控制器,、智能化現(xiàn)場設(shè)備等進行遠程訪問、編程組態(tài),、診斷和維護,。并且,運行RsLinx的上位機本身即是一個OPC/DDE Sever。
4.3 上位機監(jiān)控軟件
　　本系統(tǒng)采用RSView32作為監(jiān)控軟件,。RSView32可有效地監(jiān)視并控制機器和過程,，是一種集成式的,、組件化的人機界面軟件，其基于Windows 2000,、Windows XP平臺設(shè)計,，并且把ActiveX控制嵌入畫面的HMI軟件包，極大增強其設(shè)計的開放性,、互通性,、易維護和易組態(tài)性。
4.4 系統(tǒng)通訊設(shè)置
　　對于大多數(shù)本機與遠程設(shè)備之間的通訊,，RSView32采用OPC或DDE連接,。本控制系統(tǒng)采用OPC作為與遠程設(shè)備的通訊方式，使RSView32可以作為一個客戶端或服務(wù)器,，允許在不同的RSView32以及其他OPC服務(wù)器之間進行點對點通訊，本系統(tǒng)將RSLinx作為OPC Server,。
? 　首先要對RSLinx進行配置,，在Configure Drivers 對以太網(wǎng)設(shè)備進行配置之后，要進行DDE/OPC服務(wù)設(shè)置,，通過Topic Configuration配置以太網(wǎng)設(shè)備的Topic,然后由上位機調(diào)用相應(yīng)設(shè)備的Topic,。由于每臺電腦上都安裝了RSLinx，所以上位機與OPC Server的通訊是通過本機實現(xiàn)的,。節(jié)點名可以自主設(shè)置,；服務(wù)器一項名字因為選用的是RSLinx作為Server，所以要選擇RSLinx OPC Server,，同時因為RSLinx安裝在本臺電腦上,，所以服務(wù)器類型選擇“本機”；RSView32訪問的是OPC服務(wù)器,，也就是訪問的是在RSLinx中配置的Topic主題,，更新速率指定OPC服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)到OPC客戶機的最大速率，默認值為1秒,。RSView32通訊配置界面如圖3所示,。

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4.5 監(jiān)控系統(tǒng)功能實現(xiàn)
　　監(jiān)控系統(tǒng)畫面如圖4所示，采用RSView32在本系統(tǒng)中可方便地實現(xiàn)以下功能：
　?。?）畫面切換功能：多種目標控制(縮放,、變色、移動,、填充等)都可以一次分檔編輯,，明了、直觀,。畫面間的切換簡明方便,，包括從菜單直接進入任何畫面,，直接進入上級或下級流程圖和從其他任何畫面直接進入報警表等方面。
　?。?）趨勢：利用RSView 32,，可在一個趨勢中繪制多條標簽曲線，可顯示當前數(shù)據(jù),、歷史數(shù)據(jù),，而且坐標軸可調(diào)，方便數(shù)據(jù)顯示,。同時還可支持將歷史數(shù)據(jù)作為背景顯示,。
　　（3）報警監(jiān)視：可對開關(guān)量或模擬量標簽組態(tài)報警,，并用窗口顯示報警信息,。可以組態(tài)報警嚴重性級別,、過濾報警信息,、報警或按嚴重性排列報警信息等。
　?。?）報表處理功能：集成微軟的VBA作為內(nèi)建的程序設(shè)計語言,，系統(tǒng)自動記錄各種工藝運行數(shù)據(jù)，歸納匯總形成報表,，報表可定時打印,，操作員也可通過菜單或按鈕進入報表畫面查看歷史報表。

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　　基于CompactLogix PLC控制的“新蔡縣污水處理系統(tǒng)”在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面,，采用了當今業(yè)界流行的光纖EtherNet/IP網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式,，構(gòu)成的集散型控制系統(tǒng)指揮權(quán)集中，控制權(quán)分散,，無論在設(shè)備層面還是在技術(shù)層面,，均處于比較先進和實用的水平，有效地實現(xiàn)了“三級”控制,，提高了整個系統(tǒng)的可靠性,，在實際的工業(yè)應(yīng)用當中具有很重要的現(xiàn)實意義。

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