基于GPRS的物聯(lián)網(wǎng)終端應用到污水處理監控系統（二）

4 污水處理網(wǎng)絡(luò )控制系統

　　4.1硬件系統架構

　　對于污水處理廠(chǎng)而言，存在大量傳感器、控制器等現場(chǎng)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(wǎng)絡(luò )，單個(gè)節點(diǎn)的控制信息量不大，信息傳輸的任務(wù)較簡(jiǎn)單，但對其傳輸信息的實(shí)時(shí)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(diǎn)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(wǎng)絡(luò )遠程控制系統?硬件系統由PLC系統、數據采集節點(diǎn)、GPRS通訊、遠程監控上位PC機4個(gè)部分組成?硬件結構圖如4.1。

　　圖 4.1 污水處理自動(dòng)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(chǎng)總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )。

　　現場(chǎng)總線(xiàn)就是通過(guò)一對傳輸線(xiàn)將分散孤立的帶有通訊功能的自動(dòng)化設備或模塊互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò )。它作為紐帶將掛在總線(xiàn)上的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)組成自動(dòng)化系統，把通訊線(xiàn)路延伸到現場(chǎng)的生產(chǎn)設備，構成生產(chǎn)自動(dòng)化的現場(chǎng)設備和儀表互聯(lián)的現場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò )。

　　各現場(chǎng)智能設備分別作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現各節點(diǎn)之間、現場(chǎng)節點(diǎn)與上位機之間的信息傳遞與溝通。向上傳送信息實(shí)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(dòng)化功能。

　　CC-Link現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)具有節省配線(xiàn)，實(shí)現高速通信，使系統更加具有靈活性的特點(diǎn)。同時(shí)具有豐富的功能：簡(jiǎn)單的系統組態(tài)功能，自動(dòng)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(dòng)上線(xiàn)功能，監控功能等。

　　CC-Link現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將網(wǎng)絡(luò )技術(shù)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(shí)現控制系統的一體化和協(xié)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(shí)現工業(yè)現場(chǎng)控制；將 FX2N系列FX2N-485-BD擴展接口與DTU（Data Transfer unit）連接。DTU全稱(chēng)為數據傳輸單元（沈陽(yáng)市興達科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)），是專(zhuān)門(mén)用來(lái)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(guò)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳送的無(wú)線(xiàn)終端設備。它具有組網(wǎng)迅速靈活，建設周期短、成本低，網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍廣，安全保密性能高的優(yōu)點(diǎn)。DTU上電運行后先注冊到移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò )，然后與后臺中心建立SOCKET連接，后臺中心作為SOCKET的服務(wù)端?DTU是SOCKET連接的客戶(hù)端?在建立連接后，前端的現場(chǎng)設備和后臺中心就可以通過(guò)DTU進(jìn)行雙向無(wú)線(xiàn)數據傳輸?［2］從而實(shí)現該系統的無(wú)線(xiàn)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(dòng)、手動(dòng)2種操作方式，且2種操作方式互相獨立?在自動(dòng)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(chǎng)設備進(jìn)行控制?上位機起“監視”的作用，只有檢測到異常時(shí)，它才會(huì )相應產(chǎn)生報警信號以提醒工作人員?在步操和點(diǎn)操下，PLC處于等待狀態(tài)，上位機根據操作人員從輸入設備輸入的信息向PLC發(fā)出相應的指令，然后，PLC才控制現場(chǎng)設備的動(dòng)作?手動(dòng)操作是指根據畫(huà)面上的步序開(kāi)關(guān)或閥門(mén)來(lái)控制設備的運行?各步序通過(guò)時(shí)間或根據水質(zhì)、工藝要求來(lái)控制?

　　4.2.1 PLC程序設計