摘  要： 根據(jù)云南某化工廠污水處理工藝要求,，提出了基于CITECT監(jiān)控軟件和OMROM PLC的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的三級結(jié)構(gòu),，監(jiān)控層由一臺工程師站計(jì)算機(jī)和兩臺操作員站計(jì)算機(jī)組成，過程控制層主要由OMROM C200H系列的PLC C200HG-CPU63組成,，數(shù)據(jù)采集層是各種現(xiàn)場控制設(shè)備,。在對CITECT上位機(jī)監(jiān)控軟件簡單介紹之后，詳細(xì)介紹了基于CITECT的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟,。在此基礎(chǔ)上,，論述了基于Citect的污水處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及與數(shù)據(jù)庫的通信。
關(guān)鍵詞： 污水處理,；CITECT,；監(jiān)控系統(tǒng)；PLC

　我國是一個(gè)水資源短缺的國家,，人均淡水資源是世界人均量四分之一,，我國已經(jīng)被聯(lián)合國列入了13個(gè)世界人均水資源短缺的國家之一。水資源問題已成為保證我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的根本問題之一,，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,，大部分的水資源已經(jīng)遭到了不同程度的污染，而工業(yè)污水的排放是水資源遭到污染的主要原因,。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平不斷提高的要求,，在工廠興建自動化程度高的污水處理工程已刻不容緩。據(jù)此云南玉溪某化工廠于2009年底決定建造符合國家化工廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理系統(tǒng),，本文結(jié)合該廠的污水處理工藝,，選用CITECT作為上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)工具，并給出了具體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法,。
　該污水處理廠污水處理工藝采用傳統(tǒng)的活性污泥法,，工藝流程圖如圖1所示。該工藝在我國已有多年的應(yīng)用歷史,，積累了豐富的設(shè)計(jì)和管理經(jīng)驗(yàn),，穩(wěn)定可靠，并已形成完備的配套設(shè)備,。

1 系統(tǒng)簡介
1.1 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
?。?）頁面的動態(tài)顯示,，以動態(tài)圖形的方式直觀地顯示現(xiàn)場各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),。
?。?）完成對現(xiàn)場主要控制設(shè)備的啟動/停止的控制和運(yùn)行狀態(tài)的檢測，像閥門,、水泵和攪拌機(jī)等,。
　（3）監(jiān)測主要模擬量的值,，來自現(xiàn)場的各種變送器通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換,，把現(xiàn)場的各種物理量通過顯示器顯示結(jié)操作員。如pH值,、DO濃度和液位等,。
　（4）對現(xiàn)場的各種異常情況做報(bào)警處理,，如各種設(shè)備故障,，液位的超限等。
?。?）把各種實(shí)時(shí)信息進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)庫存儲,，并把各種信息歸檔整理，以便通過分析這些數(shù)據(jù)對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),。
?。?）對關(guān)鍵的數(shù)據(jù)值以趨勢圖的形式顯示給用戶，用戶可以根據(jù)趨勢圖直觀地判斷設(shè)備的運(yùn)行情況,。
1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
　污水處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)分為三層,。底層是數(shù)據(jù)采集層，由各種現(xiàn)場控制設(shè)備組成包括風(fēng)機(jī),、攪拌器,、水泵、閥門,、pH計(jì),、DO濃度儀和COD儀等等，主要完成現(xiàn)場狀態(tài)的檢測和數(shù)據(jù)的采集,。中間為過程控制層,，主要由PLC等智能設(shè)備組成，PLC按事先已編好的程序根據(jù)現(xiàn)場獲得的參數(shù)使現(xiàn)場的設(shè)備按照工藝要求自動運(yùn)行,。PLC還負(fù)責(zé)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送的上位監(jiān)控層進(jìn)行集中控制,，同時(shí)把監(jiān)控層發(fā)出的控制命令傳達(dá)給現(xiàn)場設(shè)備。最上層為上位監(jiān)控層,，主要由各個(gè)操控室和工程師站的計(jì)算機(jī)和安裝其上的組態(tài)軟件構(gòu)成,，通過組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的監(jiān)控,，并產(chǎn)生報(bào)警、趨勢圖和報(bào)表系統(tǒng),。
　本系統(tǒng)采用“PLC+上位機(jī)”的控制方式,，系統(tǒng)選用歐姆龍C200H系列的PLC C200HG-CPU63，上位機(jī)安裝了Citect 6.0監(jiān)控軟件,，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的操作,，數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，系統(tǒng)共有200多個(gè)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)和40多個(gè)模擬量輸入/輸出通道,。PLC和上位機(jī)以串行的方式通信,，通過RS-232通信接口和XW2Z-500S-CV電纜連接，采用Sysmac way協(xié)議,。該廠污水處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,。在數(shù)據(jù)采集層是各種水泵、閥門,、各種傳感器和變頻器等現(xiàn)場設(shè)備,，這些設(shè)備采集的現(xiàn)場實(shí)時(shí)信號通過各種現(xiàn)場總線送入過程控制層的PLC，在PLC中完成對各種數(shù)據(jù)的存儲和處理,，并把結(jié)果通過RS-232通信接口送入上位機(jī)進(jìn)行顯示,，同時(shí)PLC接收上位機(jī)的控制信號控制現(xiàn)場設(shè)備按照指定的要求運(yùn)行。

2 CITECT組態(tài)軟件簡介
　Citect是世界領(lǐng)先的SCADA產(chǎn)品,，是基于Windows平臺上的工業(yè)軟件系統(tǒng),，Citect6.0監(jiān)控軟件將現(xiàn)場各分系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)形象、直觀,、實(shí)時(shí)地顯示在控制室的計(jì)算機(jī)上,，使操作員在控制室能實(shí)時(shí)獲得現(xiàn)場信息并對污水處理的各個(gè)運(yùn)行過程進(jìn)行管理，提高了控制效率和效果,。
　Citect作為一個(gè)優(yōu)秀的工控組態(tài)平臺,，用戶使用簡單，組態(tài)方便靈活,。CITECT支持強(qiáng)大的通信協(xié)議,，提供100多種通信驅(qū)動程序，幾乎能和所有的I/O設(shè)備通信,。自帶的圖形庫提供了大量的工業(yè)設(shè)備和儀表圖符,，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)者的開發(fā)時(shí)間。歷史趨勢和報(bào)警功能使用戶可以在線分析各種設(shè)備參數(shù)的變化情況,，并及時(shí)做出相應(yīng)的控制,。
3 污水處理上位監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
3.1上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟
　（1）創(chuàng)建工程并建立通信
　首先在Citect Explorer環(huán)境下建立一個(gè)名為污水處理的新工程，并根據(jù)Express Communication Wizard設(shè)置與PLC的通信,，按照向?qū)е鸩降亩x：I/O Server→Boards→Ports→I/O Devices,，在定義過程中可以設(shè)定設(shè)備及地址、通信協(xié)議和通信速率等,。
?。?）定義變量標(biāo)簽
變量標(biāo)簽是在I/O Devices和Citect I/O Server之間傳輸數(shù)據(jù)的，每一個(gè)變量標(biāo)簽都有特定的名字,，一個(gè)數(shù)據(jù)類型,，一個(gè)地址和一個(gè)相關(guān)的I/O Device,。根據(jù)PLC中的變量和監(jiān)控畫面的需求快速定義系統(tǒng)需要使用的所有變量,。
　（3）繪制圖形頁面
　圖形頁面是Citect系統(tǒng)的主要組件之一,，是現(xiàn)場操作人員的人機(jī)接口,，被設(shè)計(jì)用來顯示數(shù)據(jù)并接收操作員的輸入。在頁面中繪制所需的對象并添加對象的靜,、動態(tài)屬性以及命令和控制,。
　（4）組態(tài)報(bào)警并創(chuàng)建報(bào)警頁面
　Citect報(bào)警系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測,、當(dāng)設(shè)備出錯(cuò)時(shí)向操作人員報(bào)警,，保護(hù)昂貴的設(shè)備。
根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備組態(tài)各種數(shù)字量報(bào)警,，模擬量報(bào)警和Citect硬件報(bào)警,。
　（5）組態(tài)趨勢頁面
　趨勢頁面讓變量過去和當(dāng)前的變化趨勢一目了然,，形象直觀地了解設(shè)備的運(yùn)行情況,。通過創(chuàng)建趨勢變量標(biāo)簽來添加趨勢，并為趨勢變量定義所需的歷史文件,。根據(jù)趨勢模板來創(chuàng)建趨勢頁面,。
　（6）編寫Cicode程序與數(shù)據(jù)庫通信
在Cicode編程環(huán)境中通過SQL函數(shù),，利用ODBC驅(qū)動程序?yàn)榻涌趤碓L問SQL數(shù)據(jù)庫,。
3.2 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
　根據(jù)污水處理工藝流程和各種設(shè)備的控制要求，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主畫面如圖3所示,。主畫面的左半部分是污水處理過程的模擬頁面,，而右半部分是菜單項(xiàng)，根據(jù)菜單項(xiàng)可以看出,，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由調(diào)節(jié)池,、預(yù)反應(yīng)器、吹脫塔中和池、生化池,、緩沖池,、趨勢頁面、報(bào)警頁面和PID控制頁面組成,。模擬頁面真實(shí)地反應(yīng)了污水處理過程的處理工藝,，在該頁面上操作者可以實(shí)現(xiàn)污水處理工藝流程和控制各種設(shè)備。

　為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的集成以及信息的Web頁面的發(fā)布,，利用ODBC驅(qū)動程序建立Citec和SQL數(shù)據(jù)庫的通信,，把現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)存入SQL數(shù)據(jù)庫。在計(jì)算機(jī)控制面板→管理工具→ODBC數(shù)據(jù)源中建立名為WSproc的Citect driver數(shù)據(jù)源,，通過ODBC接口與計(jì)算機(jī)中名為WSproc.mdf的SQL數(shù)據(jù)庫連接,。Citect的Cicode編程代碼如下：
FUNCTION Condabase（）
INT hSQL；
hSQL=SQLConnect（"DSN=WSproc"）,；
IF hSQL<>-1 THEN
     ……
       ……
          SQLDisconnect（hSQL）,；
ELSE
         Message（"Error"，SQLErrMsg（）,，48）,；
END
　本文以云南某化工廠污水處理系統(tǒng)為背景來探討污水處理計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。該化工廠是一家以生產(chǎn)尿素,、碳銨為主的化工企業(yè),，每年大量污水的排放直接影響了化工廠周邊人民的生產(chǎn)和生活環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,，加強(qiáng)環(huán)境治理,、推行環(huán)保措施、消除水污染源,，在該化工廠內(nèi)建立自動化程度高,、污水處理效果穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一項(xiàng)非常具有現(xiàn)實(shí)意義的工程。該監(jiān)控系統(tǒng)自從投入運(yùn)行后,，系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定,。日處理污水達(dá)到了12 000 m3/d，最終實(shí)現(xiàn)了環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏局面,。
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