基于GPRS的物聯網終端應用到污水處理監控系統（二）

4 污水處理網絡控制系統

　　4.1硬件系統架構

　　對于污水處理廠而言，存在大量傳感器、控制器等現場設備，他們通常相當零散的分布在較大的范圍內，由他們構成的控制底層網絡，單個節點的控制信息量不大，信息傳輸的任務較簡單，但對其傳輸信息的實時性、快速性要求較高。又因為污水處理的水池體積都較為龐大，更導致數據采集點相對分散，距離遠，不便于集中管理。因此，本系統采用三菱PLC+CC-Link+ GPRS組成雙層網絡遠程控制系統?硬件系統由PLC系統、數據采集節點、GPRS通訊、遠程監控上位PC機4個部分組成?硬件結構圖如4.1。

　　圖 4.1 污水處理自動控制系統硬件結構圖

　　根據污水處理的工藝要求，選用三菱Q00J的CUP作為主站，用F700變頻器，遠程輸入、遠程輸出、遠程A/D模塊，FX2N系列PLC作為從站，構成污水處理的CC-Link現場總線控制網絡。

　　現場總線就是通過一對傳輸線將分散孤立的帶有通訊功能的自動化設備或模塊互聯成網絡。它作為紐帶將掛在總線上的網絡節點組成自動化系統，把通訊線路延伸到現場的生產設備，構成生產自動化的現場設備和儀表互聯的現場通訊網絡。

　　各現場智能設備分別作為一個網絡節點，通過現場總線實現各節點之間、現場節點與上位機之間的信息傳遞與溝通。向上傳送信息實現資源共享、集中管理，向下延伸擴大控制規模、分散控制。完成各種復雜的綜合自動化功能。

　　CC-Link現場總線技術具有節省配線，實現高速通信，使系統更加具有靈活性的特點。同時具有豐富的功能：簡單的系統組態功能，自動刷新功能，豐富的RAS（Reliability Availability Serviceability）功能，預約站功能，備用主站功能，子站脫離功能，自動上線功能，監控功能等。

　　CC-Link現場總線網絡將網絡技術運用于控制系統，極大的提高了控制系統的靈活性和可靠性，能夠實現控制系統的一體化和協調性 。

　　將FX2N系列的RS-422內置接口連接HMI（Human Machine Interface ）人機界面接口，實現工業現場控制；將 FX2N系列FX2N-485-BD擴展接口與DTU（Data Transfer unit）連接。DTU全稱為數據傳輸單元（沈陽市興達科技開發有限公司生產），是專門用來將串口數據轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據，通過無線通信網絡進行傳送的無線終端設備。它具有組網迅速靈活，建設周期短、成本低，網絡覆蓋范圍廣，安全保密性能高的優點。DTU上電運行后先注冊到移動的GPRS網絡，然后與后臺中心建立SOCKET連接，后臺中心作為SOCKET的服務端?DTU是SOCKET連接的客戶端?在建立連接后，前端的現場設備和后臺中心就可以通過DTU進行雙向無線數據傳輸?［2］從而實現該系統的無線遠程控制與監視。

　　4.2軟件系統設計

　　軟件系統的設計由PLC編程，上位機監控和HMI的觸摸屏人機界面構成SCADA（ Supervisor Control And Data Acquisiti）系統。

　　考慮到運行的安全性和靈活性，系統有自動、手動2種操作方式，且2種操作方式互相獨立?在自動方式下，PLC取得完全的控制權，它根據預定的工藝流程對現場設備進行控制?上位機起“監視”的作用，只有檢測到異常時，它才會相應產生報警信號以提醒工作人員?在步操和點操下，PLC處于等待狀態，上位機根據操作人員從輸入設備輸入的信息向PLC發出相應的指令，然后，PLC才控制現場設備的動作?手動操作是指根據畫面上的步序開關或閥門來控制設備的運行?各步序通過時間或根據水質、工藝要求來控制?

　　4.2.1 PLC程序設計