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    案例頻道

    OMRON PLC的污水處理自動(dòng)化控制信息網(wǎng)絡(luò)
    • 企業(yè):控制網(wǎng)     領(lǐng)域:PLC /PAC/PCC/RTU     行業(yè):網(wǎng)絡(luò)通訊    
    • 點(diǎn)擊數(shù):1461     發(fā)布時(shí)間:2008-07-01 09:31:06
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    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(shí)監(jiān)控和管理。

    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(dòng)化工程采用二級(jí)分布式計(jì)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(shí)也可使生產(chǎn)過程中的控制危險(xiǎn)系數(shù)降低,提高系統(tǒng)的可靠性。
       整個(gè)系統(tǒng)分成兩個(gè)管理級(jí):上位管理級(jí)和現(xiàn)場管理級(jí),具體為由中央控制室操控站(OPS)和上層管理計(jì)算機(jī)組成的上位管理級(jí),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(jí)。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(dòng)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。


    圖1 OMRON PLC網(wǎng)絡(luò)的三層體系結(jié)構(gòu)


       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(duì)處在中間層的各個(gè)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(gè)人計(jì)算機(jī)以及第三方Ethernet之間的數(shù)據(jù)通信。

    3 污水處理監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與功能配置
    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(dòng)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。


    圖2 污水處理自動(dòng)化控制信息網(wǎng)絡(luò)


    3.2功能配置
    3.21管理層
       管理層是系統(tǒng)的核心,完成對(duì)污水處理過程各部分的管理和控制,并實(shí)現(xiàn)廠級(jí)的辦公自動(dòng)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(gè)系統(tǒng)與外界信息交換的窗口。管理層的各臺(tái)計(jì)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(bào)警功能、報(bào)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(gè)主控站PLC的通信,以及各主控站之間數(shù)據(jù)的傳輸。
    3.22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(duì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的處理能力,不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障而使整個(gè)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(gè),采用光纖通信時(shí)最大距離為30千米。
       在各個(gè)節(jié)點(diǎn),PLC主站的控制任務(wù)具有相對(duì)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(bào)文服務(wù)方式來實(shí)現(xiàn)PLC間的通信。
    3.23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。現(xiàn)場儀表直接連到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)。
    PLC的選擇
       根據(jù)需要,四個(gè)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(gè)PLC都連接了一臺(tái)圖形方式的人機(jī)交互觸摸屏,便于工人在現(xiàn)場對(duì)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(jì)算機(jī)和現(xiàn)場控制站組成了一個(gè)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(dòng)。
       上位計(jì)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(jì)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€(gè)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(duì)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(jià)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(gè)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(bào)警、數(shù)據(jù)登陸和生成報(bào)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(shí)修改程序。操作員可以通過操作站的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)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(shí)負(fù)責(zé)日常報(bào)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(dòng)管理水平和經(jīng)濟(jì)效

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