摘要：介紹了PLC三層通信網(wǎng)絡(luò)在大型城市污水處理監(jiān)控系統(tǒng)—青島市污水處理監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，成功的實(shí)現(xiàn)了大區(qū)域的實(shí)時監(jiān)控和管理。 關(guān)鍵詞：污水處理 ；;三層網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ；歐姆龍可編程控制器 ；組態(tài)軟件 Abstract: This article introduce PLC three floor communications network. The network is applied in disposal and control system of large-scale city sewage of Qingdao , which achieves real time observation and supervise in large region. Keywords: sewage disposal, three floor network technology, OMRON PLC, configuration software. [align=center]Automatization control information network in sewage disposal based on OMRON PLC Wang Lei-yong Zhang Tian-kai （Vehicle and traffic College, Qingdao Technological University Shandong Qingdao 266033）[/align] 1. 污水處理監(jiān)控程序概況 青島市污水處理廠處理工藝采用國際上比較先進(jìn)的SBR活性污泥法﹑信息與自動化工程采用二級分布式計算機(jī)控制管理系統(tǒng)方案。這種結(jié)構(gòu)可使生產(chǎn)過程中的信息能夠集中管理，以實(shí)現(xiàn)整體操作和管理；同時也可使生產(chǎn)過程中的控制危險系數(shù)降低，提高系統(tǒng)的可靠性。 整個系統(tǒng)分成兩個管理級：上位管理級和現(xiàn)場管理級，具體為由中央控制室操控站（OPS）和上層管理計算機(jī)組成的上位管理級，和由現(xiàn)場各分控站PLC及分布式I/O控制系統(tǒng)與現(xiàn)場在線測量儀表組成的現(xiàn)場管理級。現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)通過PLC及遠(yuǎn)程I/O采集，并通過現(xiàn)場高速數(shù)據(jù)總線傳送到中央控制操作站進(jìn)行集中監(jiān)視和管理。中央控制室主機(jī)的控制命令也可通過高速總線傳送到現(xiàn)場PLC的測控終端，實(shí)施各單元的分散控制。 2. OMRON三層通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 與傳統(tǒng)的工廠控制體系相比，OMRON公司自動化系統(tǒng)提供了高效的﹑開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，將以前工廠到設(shè)備的五層機(jī)構(gòu)簡化為三層：管理層﹑控制層和設(shè)備層。管理層網(wǎng)絡(luò)采用Ethernet網(wǎng)絡(luò)；控制層網(wǎng)絡(luò)采用Controller Link網(wǎng)絡(luò)；設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，形成了具有優(yōu)異通信功能的三層網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。 [align=center] 圖1 OMRON PLC網(wǎng)絡(luò)的三層體系結(jié)構(gòu)[/align] DeviceNet網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備（開關(guān)﹑I/O和人機(jī)界面等）與PLC之間的通信；Controller Link網(wǎng)絡(luò)處于三層網(wǎng)絡(luò)的中間，它主要負(fù)責(zé)對處在中間層的各個控制器（PLC等）之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送和控制；Ethernet網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)PLC﹑工作站﹑個人計算機(jī)以及第三方Ethernet之間的數(shù)據(jù)通信。 3.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 根據(jù)青島市污水處理工藝的控制要求，OMRON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以O(shè)MRON公司高性能的CS1系列可編程序控制器為核心，構(gòu)建污水處理自動化控制信息網(wǎng)絡(luò)：管理層網(wǎng)絡(luò)﹑控制層網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示。 [align=center] 圖2 污水處理自動化控制信息網(wǎng)絡(luò)[/align] 3.2功能配置 3.2.1管理層 管理層是系統(tǒng)的核心，完成對污水處理過程各部分的管理和控制，并實(shí)現(xiàn)廠級的辦公自動化。管理層還提供系統(tǒng)人機(jī)交互界面并與廠管理層溝通，是整個系統(tǒng)與外界信息交換的窗口。管理層的各臺計算機(jī)具有相互通信的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享，以及共享一些昂貴的硬件和軟件資源。 管理層采用客戶/服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)。服務(wù)器配有大型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，如Oracle、Sybase等，實(shí)現(xiàn)開放、分布式數(shù)據(jù)庫管理方式的要求。中央控制室的服務(wù)器具有遠(yuǎn)程控制操作功能、顯示功能、數(shù)據(jù)管理功能、數(shù)據(jù)處理功能、報警功能、報表功能、通信功能和冗余功能。 管理層采用雙冗余的Ethernet網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)中央控制室的服務(wù)器、操作站和工程師站與四個主控站PLC的通信，以及各主控站之間數(shù)據(jù)的傳輸。 3.2.2控制層 控制層是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，其主要功能是接收管理層設(shè)置的參數(shù)和命令，對污水處理生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，將現(xiàn)現(xiàn)場參數(shù)如壓力、流量、溫度、PH、等數(shù)據(jù)上傳，輸送到管理層。 控制層采用Controller Link網(wǎng)絡(luò)，用于主站PLC與各分站PLC之間的通信。OMRON公司的Controller Link網(wǎng)絡(luò)采用N:N令牌總線或光纖環(huán)網(wǎng)，從而提高了對網(wǎng)絡(luò)故障的處理能力，不會因網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障而使整個網(wǎng)絡(luò)停止運(yùn)行。它的通信速率恒定為2Mb/s，最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為62個，采用光纖通信時最大距離為30千米。 在各個節(jié)點(diǎn)，PLC主站的控制任務(wù)具有相對獨(dú)立性，但又需要與其它主控站任務(wù)聯(lián)系。選用數(shù)據(jù)鏈接和報文服務(wù)方式來實(shí)現(xiàn)PLC間的通信。 3.2.3設(shè)備層 本系統(tǒng)在初沉泵房與第一分控站之間少量的采用了Composbus/D的現(xiàn)場總線，構(gòu)成了遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)。Composbus/D采用公開的DeviceNet總線協(xié)議，通信速率為500kb/s、250kb/s、150kb/s可切換，無中繼的通信距離為500m?，F(xiàn)場儀表直接連到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)。 PLC的選擇 根據(jù)需要，四個主控站選擇OMRON公司的CS1或CJ1系列。各現(xiàn)場控制站也采用了OMRON公司的CS1或CJ1系列。PLC的輸入輸出控制點(diǎn)均留有20℅以上的容量，為提高抗干擾能力，PLC柜內(nèi)裝有隔離變壓器。此外每個PLC都連接了一臺圖形方式的人機(jī)交互觸摸屏，便于工人在現(xiàn)場對設(shè)備進(jìn)行操作。 4. 上位機(jī)管理控制系統(tǒng) 中央控制室的上位計算機(jī)和現(xiàn)場控制站組成了一個環(huán)形光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)監(jiān)控全場污水處理過程和設(shè)備運(yùn)行狀況。上位機(jī)可以調(diào)用各現(xiàn)場站的全部運(yùn)行信息，在中央控制室可以控制現(xiàn)場主要設(shè)備的停止和啟動。 上位計算機(jī)管理控制系統(tǒng)設(shè)置工程師站和操作站，工程師站的專用計算機(jī)以流行的SCADA軟件作為系統(tǒng)控制軟件，內(nèi)部集成VBA，可離線或?qū)φ麄€監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)修改等來實(shí)現(xiàn)對工業(yè)控制系統(tǒng)的檢測和控制。能體現(xiàn)良好的通用性、靈活性、開放性、可靠性和高性價比。系統(tǒng)采用了圖形用戶界面（GUI）為操作人員和系統(tǒng)開發(fā)人員提供監(jiān)視環(huán)境。在這個環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、報警、數(shù)據(jù)登陸和生成報表等基本功能。另外工程師站可以安裝PLC編程軟件，通過網(wǎng)絡(luò)通信，程序可以方便地通過控制網(wǎng)絡(luò)Controller Link網(wǎng)絡(luò)分別下載到制定地現(xiàn)場控制站PLC，以便在調(diào)試過程中隨時修改程序。操作員可以通過操作站的計算機(jī)實(shí)時監(jiān)視全廠工藝參數(shù)變化、設(shè)備運(yùn)行、故障發(fā)生等情況，并進(jìn)行多種模式操作，同時負(fù)責(zé)日常報表打印、事故打印和數(shù)據(jù)記錄等。 5. 結(jié)束語 本信息網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行過程中基本上沒有出現(xiàn)大的故障，在滿足檢測和控制功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)控、信息共享和數(shù)據(jù)庫的管理。提高了自動管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)了管理和控制的一體化，取得了期望的結(jié)果。