基于現場總線技術的水廠水處理網絡控制系統
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自來水廠水生產系統是一個多變量（如流量、溫度、壓力等）多任務（如水的輸送、投藥/加氯控制、格柵與排泥控制、濾池控制、出水泵起/停控制、壓力控制、數據管理等）多設備（如電機、閥門、泵等）并具有時變性、耦合性和隨機性的復雜非線性系統。圖1表示了凈水生產工藝流程。國內現有的自來水廠水生產系統大部分采用落后的常規儀表和后動操作。近年來，也有采用DCS技術的計算機控制，取代了常規儀表和手動操作，在實現水生產的分散自動控制和集中監控方面，取得了一定的進展。但基于DCS的系統存在一些重要缺陷，一方面傳統的DCS系統是自封閉式的集散系統，難以實現設備之間以及系統與外界之間的依靠交互和共享，使 自動化系統成為"信息孤島"；另一方面傳統DCS系統的現場底層傳感器和數據采集器之間采用一對一物理連線和模擬信號傳輸導致大范圍布線，給現場施工帶來很大麻煩，同時，信號傳輸的抗干擾能力也較差。隨著計算機技術、通信技術和控制技術的迅猛發展，特別是開放系統互連協議（OSI）的制定和TCP/IP協議的廣泛應用，工控領域也不斷產生先進的控制模式，逐步形成了以網絡集成自動化系統為基礎的企業信息系統。現場總線（FIELDBUS）就是順應這一形勢發展起來的新技術。基于現場總線技術，我們針對某水廠設計了現場總線水生產系統，它以PROFIBUS現場總線為核心，以智能設備PLC為控制主體，以IPC-610工控機和PC機為系統編程、組態、維護、監控和管理的一體化工作平臺。較好地解決了傳統DCS系統中存在的問題，實現了水生產現場網絡通信與計算機控制系統以及工業電視監視系統的集成。
現場總線技術
現場總線是20世紀80年代中期在國際上發展起來的一種先進的控制技術。目前國際上流行的現場總線主要有過程現場總線PROFIBUS、基金會現場總線FF、LonWorks總線、CAN總線等，世界上許多自動化技術生產商都推出了支持某種主流現場總線標準的產品。PROFIBUS是由Siemens等80家公司聯合制定的標準規范。近年來，PROFIBUS在眾多的現場總線應用中占居首位，已廣泛應用于加工制造自動化、過程自動化、樓宇自動化等領域。
PROFIBUS是一個多種協議并存的現場總線技術，不同協議的數據在系統內透明傳輸，這使得PROFIBUS成為連接過去、現場和未來的一種十分有效的現場總線技術。所以，在水廠網絡控制系統設計中，PROFIBUS成為當然的選擇。
系統網絡結構設計
現場總線技術的核心是網絡技術。控制系統的計算機網絡是一個實時網絡，信息處理要滿足實時性、完整性、一致性和可靠性的要求。基于水生產系統的特點，系統采用了企業局域網（Enterprise LAN）和現場總線的集成化結構，實現了從現場測控到水廠內部信息管理系統的集成結構，實現了從現場測控到水廠內部信息管理系統的集成以及與水廠外部信息交互的集成。
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