摘要：自動化技術(shù)在能源、電力、機(jī)械、環(huán)境等行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，也促使了自動化水平的不斷提高。由于Synall 2000 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化功能，為將來系統(tǒng)在子網(wǎng)級和企業(yè)級實(shí)施基于Synall 2000網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)打下了堅實(shí)、可靠的基礎(chǔ)。在全面實(shí)施單個站點(diǎn)自動化監(jiān)控的基礎(chǔ)上，可方便地實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)級的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)自動采集與監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：自動化監(jiān)控 可編程控制器 PLC

0前言

近數(shù)十年來，自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，應(yīng)用程度也更加深入。自動化技術(shù)的普遍應(yīng)用，極大地把人類從繁雜的體力勞動和不安全的工作環(huán)境中解放出來，顯著地改善了人類的工作環(huán)境和提高了人類的生活質(zhì)量。不僅如此，自動化技術(shù)的應(yīng)用，還明顯地增強(qiáng)了企業(yè)的競爭能力，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和在各個領(lǐng)域的滲透，使基于計算機(jī)軟硬件技術(shù)的自動化技術(shù)發(fā)展到了一個新的水平，并展示出了強(qiáng)勁的生命力和應(yīng)用前景。特別是信息時代的到來、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和迅速普及，給自動化技術(shù)提出了新的要求和展示了新的應(yīng)用前景。可以相信，基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自動控制技術(shù)將是今天和明天的應(yīng)用主流。

在總體技術(shù)上與其他的西方國家相比，中國的自動化技術(shù)領(lǐng)域是一個起步較晚、水平相對落后但發(fā)展較快的一個國家。自動化技術(shù)在我國的應(yīng)用，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。為了進(jìn)一步增強(qiáng)國家的實(shí)力和與發(fā)達(dá)國家競爭，我們還必須進(jìn)一步加強(qiáng)自動化技術(shù)的基礎(chǔ)研究和深化應(yīng)用程度。

隨著中國市場經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展和加入WTO的即將到來，中國的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)為了增強(qiáng)市場競爭能力，開始采用各種高新技術(shù)來改造企業(yè)。采用自動化和信息技術(shù)來改造傳統(tǒng)企業(yè)將是企業(yè)技術(shù)改造的主要途徑之一。通過這種技術(shù)改造，國內(nèi)企業(yè)將增強(qiáng)自身在國內(nèi)和國際市場的競爭能力。

1污水處理廠的項(xiàng)目建設(shè)總體原則

污水處理廠自動監(jiān)控系統(tǒng)的總體建設(shè)總體原則：

·實(shí)用性。以解決現(xiàn)實(shí)問題為主，堅持為領(lǐng)導(dǎo)決策服務(wù)，又為經(jīng)營管理服務(wù)，為生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)。

·先進(jìn)性。采用成熟的技術(shù)，兼顧未來的發(fā)展趨勢，及量力而行，又適當(dāng)超前，留有發(fā)展余地。

·可擴(kuò)展性。系統(tǒng)便于擴(kuò)展，以保護(hù)前期投資的有效性和后續(xù)投資的連續(xù)性。

·經(jīng)濟(jì)性。以節(jié)約成本為基本出發(fā)點(diǎn)，建立一個運(yùn)行可靠、滿足公司實(shí)際需求的監(jiān)控系統(tǒng)。

·易用性。系統(tǒng)操作簡便、直觀，以利于各個層次的人員使用。

·可靠性。確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行，在關(guān)鍵部分應(yīng)有安全和容錯措施。

·可管理性。系統(tǒng)從設(shè)計、器件、設(shè)備等的選型都必須考慮到系統(tǒng)的可管理性和可維護(hù)性。

·開放性。采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)具有開放性特點(diǎn)。

2基于Synall 2000的監(jiān)控站解決方案

基于Synall 2000系統(tǒng)的污水處理廠監(jiān)控站（無容錯）解決方案如下圖2所示。

圖1 基于Synall 2000的監(jiān)控站（無容錯）解決方案

解決方案說明如下：對于Synall 2000的監(jiān)控站系統(tǒng)，數(shù)據(jù)監(jiān)控任務(wù)在一臺物理計算機(jī)上完成，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)采集服務(wù)程序的安裝運(yùn)行都在相同的計算機(jī)上完成。在Synall 2000中，支持一臺計算機(jī)掛接多臺數(shù)據(jù)采集設(shè)備。在Synall 2000的組態(tài)開發(fā)環(huán)境中，通過定義一臺I/O設(shè)備的多臺子設(shè)備來完成。Synall 2000已經(jīng)內(nèi)置了目前國內(nèi)外流行的數(shù)據(jù)采集設(shè)備的DLL和DDE驅(qū)動程序，可方便用戶的使用。用戶也可以自己開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序。用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序需要在Synall 2000的運(yùn)行系統(tǒng)中運(yùn)行。這時，稱與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連且運(yùn)行業(yè)務(wù)程序的機(jī)器為Synall 2000運(yùn)行系統(tǒng)。考慮到將來系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化擴(kuò)展，也可以將一臺計算機(jī)同時配置為Synall 2000瀏覽系統(tǒng)和Synall 2000服務(wù)器系統(tǒng)（解釋見4.2.2）。

計算機(jī)系統(tǒng)因不可預(yù)測的因素（如系統(tǒng)斷電、線路故障、操作系統(tǒng)故障、應(yīng)用軟件故障等）造成監(jiān)控管理系統(tǒng)不能正常工作，在很多重要的應(yīng)用領(lǐng)域會造成重大損失，這就要求系統(tǒng)必須提供可靠性良好的保障機(jī)制。傳統(tǒng)的基于硬件（如雙機(jī)熱備）的方案除了較短的反應(yīng)時間外，對于工業(yè)級監(jiān)控管理系統(tǒng)，不能很好地處理以下限制。

·費(fèi)用問題，雙機(jī)系統(tǒng)價格昂貴、可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過監(jiān)控軟件本身的費(fèi)用。

·空間問題，工業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)經(jīng)常需要安裝在比較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場，空間環(huán)境因素等可能會限制雙機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用。

·功能問題，監(jiān)控系統(tǒng)本身可能是正常的，而它連接設(shè)備的線路卻出了問題，就使雙機(jī)系統(tǒng)很難把握這種控制的需要。

基于以上考慮，Synall 2000系統(tǒng)專門為集中監(jiān)控管理的需要提供了基于Cluster III的多機(jī)軟熱備用解決機(jī)制。基于Synall 2000的污水處理廠監(jiān)控站容錯系統(tǒng)解決方案如圖2所示。

圖2 基于Synall 2000 污水處理廠監(jiān)控站容錯系統(tǒng)解決方案

解決方案說明如下：在所示的污水處理廠流量監(jiān)控解決方案中，當(dāng)連接該設(shè)備的Synall 2000運(yùn)行系統(tǒng)（該設(shè)備的主運(yùn)行系統(tǒng)）發(fā)現(xiàn)監(jiān)控的設(shè)備不能正常工作或系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)連接該設(shè)備的運(yùn)行系統(tǒng)不能正常工作時，Synall 2000系統(tǒng)服務(wù)器將通知該設(shè)備的備用運(yùn)行系統(tǒng)（可以為子系統(tǒng)中其它運(yùn)行系統(tǒng)，且有線路與該設(shè)備連接），備用主運(yùn)行系統(tǒng)將接管該設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與控制工作，在主運(yùn)行系統(tǒng)恢復(fù)正常后，設(shè)備的監(jiān)控權(quán)，將自動恢復(fù)到主運(yùn)行系統(tǒng)。

上述軟熱備用模型具有以下特點(diǎn)：

·采用普通工控機(jī)即可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的雙機(jī)熱備用方案，價格便宜，對環(huán)境和空間要求低。

·直接支持傳統(tǒng)的平行數(shù)據(jù)采集路徑（平行數(shù)據(jù)采集設(shè)備，平行網(wǎng)絡(luò)等）。

·實(shí)現(xiàn)容易，簡單組態(tài)即可。

我們建議，對于污水處理廠監(jiān)控站采用容錯方案，以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

3污水處理廠自控系統(tǒng)方案

一、系統(tǒng)構(gòu)成

其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：

1、各污水處理站的水泵和其它I/O設(shè)備的相關(guān)參數(shù)通過PLC（CQM1）進(jìn)行控制；

2、個PLC之間通過Controller Link System模塊進(jìn)行連接及數(shù)據(jù)傳輸；

3、Controller Link System模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)到達(dá)iSynall前置機(jī)以后，可以通過光纖（如條件不允許可采用專用電話線）與交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

4、iSynall服務(wù)器與iSynall前置機(jī)經(jīng)過交換機(jī)進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行儲存，并通過

iSynall軟件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控及數(shù)據(jù)處理。

（一）控制裝置構(gòu)成

該裝置采用iSynall（服務(wù)器、前置機(jī)）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，分站選用歐姆龍CQM1型可編程控制器(PLC)的自動化控制系統(tǒng)。軟件為采用太力信息產(chǎn)業(yè)有限公司的ISynall平臺開發(fā)的專用軟件包。

選用CQM1的好處：

1.I/O點(diǎn)數(shù)可擴(kuò)充到256點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)寬域的控制

2.符合機(jī)械需求，可彈性調(diào)整I/O點(diǎn)的組合

3.系統(tǒng)維護(hù)性更高

4.可以根據(jù)實(shí)際需求，選擇CPU及各種控制器的不同組合

5.可以采用Controller Link System模塊進(jìn)行多臺PLC的連接

自動檢測裝置包括電能、進(jìn)水流量、pH值、溶解氧、氧化還原、回流污泥流量、剩余污泥流量及水位、水溫等八類過程，自動檢測儀表，其輸出均為模擬量信號(4～20mA)。 該系統(tǒng)基本控制思想是：功能和危險分散，監(jiān)督和管理集中。

（二）受控對象構(gòu)成

受控對象包括鼓風(fēng)機(jī)、水下推進(jìn)器和大部分泵等設(shè)備，其輸出狀態(tài)信號均為開關(guān)量。

（三）系統(tǒng)工作原理

現(xiàn)場自動檢測儀表對生產(chǎn)中各個參數(shù)自動、連續(xù)地進(jìn)行檢測，同時將信號反饋給現(xiàn)場PLC和中心控制室計算機(jī)，并在中控室模擬屏和計算機(jī)顯示器上顯示出來；PLC和計算機(jī)比較程序中設(shè)定的工藝參數(shù)，自動地調(diào)節(jié)某臺設(shè)備的工況(啟動、停止或調(diào)速)，從而自動滿足生產(chǎn)過程需要。

（一）人機(jī)界面及功能

人機(jī)界面是操作者和系統(tǒng)交互聯(lián)系的平臺，它直接面向操作者，是用戶認(rèn)識評價一個系統(tǒng)的首要部分。本系統(tǒng)采用在WINDOWS環(huán)境下運(yùn)行的ISynall軟件包它把實(shí)時動態(tài)的各種信息量以圖形、文字、畫面的方式有機(jī)地結(jié)合在一起，立體感強(qiáng)，操作簡便，直觀舒適。操作者可用鼠標(biāo)完成對軟件的全部操作，包括菜單選擇、畫面切換、實(shí)時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)前/后翻頁、報表生成及打印、故障查詢及復(fù)位、文件管理、參數(shù)設(shè)定等等，每頁圖形均固定有即時報警信息欄、向上翻頁、回到主菜單、打開報警顯示屏，操作人員姓名注冊顯示、故障/維修/模擬報警實(shí)時顯示等功能。本軟件包采用的是全中文界面更有利于操作者進(jìn)行操作。

（二）自動控制過程

1、進(jìn)水泵 2、粗格柵 3、細(xì)格柵 4、刮砂橋和砂泵 5、進(jìn)水流量和pH計

6、水下推進(jìn)器 7、羅茨鼓風(fēng)機(jī) 8、回流污泥泵 9、二沉池刮泥橋和浮渣泵

10、剩余污泥泵

四、系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)

該自動控制系統(tǒng)完全能夠滿足工藝運(yùn)行需要，保證日處理水量、水質(zhì)達(dá)到設(shè)計要求。由于生產(chǎn)需要，本系統(tǒng)必須24h連續(xù)運(yùn)行，因此，對設(shè)備從選型到安裝，從使用到維護(hù)管理都提出了較高要求。

4結(jié)束語

基于Synall 2000的污水處理廠自動化控制系統(tǒng)，是在污水處理自動化控制的一個成功范例。目前這套系統(tǒng)廣泛運(yùn)用于污水處理廠，并且運(yùn)行良好，受到廣泛贊譽(yù)。

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The Automation Monitor System for Sewage Treatment Plant

Abstract:With the application of automation in the field of energy， electric power， mechanism and environment protection etc. the automation technology has also improved. Because Synall 2000 has a powerful function of web unite， we can combine sub-webs together with help of Synall 2000， thus realize monitor-automation. From monitor every inpidual web station， we can monitor the whole web.

Key words: auto-monitor; PLC