摘  要： 根據(jù)云南某化工廠污水處理工藝要求，提出了基于CITECT監(jiān)控軟件和OMROM PLC的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的三級(jí)結(jié)構(gòu)，監(jiān)控層由一臺(tái)工程師站計(jì)算機(jī)和兩臺(tái)操作員站計(jì)算機(jī)組成，過(guò)程控制層主要由OMROM C200H系列的PLC C200HG-CPU63組成，數(shù)據(jù)采集層是各種現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備。在對(duì)CITECT上位機(jī)監(jiān)控軟件簡(jiǎn)單介紹之后，詳細(xì)介紹了基于CITECT的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。在此基礎(chǔ)上，論述了基于Citect的污水處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及與數(shù)據(jù)庫(kù)的通信。
關(guān)鍵詞： 污水處理；CITECT；監(jiān)控系統(tǒng)；PLC

　我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家，人均淡水資源是世界人均量四分之一，我國(guó)已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)列入了13個(gè)世界人均水資源短缺的國(guó)家之一。水資源問(wèn)題已成為保證我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的根本問(wèn)題之一，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大部分的水資源已經(jīng)遭到了不同程度的污染，而工業(yè)污水的排放是水資源遭到污染的主要原因。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平不斷提高的要求，在工廠興建自動(dòng)化程度高的污水處理工程已刻不容緩。據(jù)此云南玉溪某化工廠于2009年底決定建造符合國(guó)家化工廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理系統(tǒng)，本文結(jié)合該廠的污水處理工藝，選用CITECT作為上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)工具，并給出了具體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。
　該污水處理廠污水處理工藝采用傳統(tǒng)的活性污泥法，工藝流程圖如圖1所示。該工藝在我國(guó)已有多年的應(yīng)用歷史，積累了豐富的設(shè)計(jì)和管理經(jīng)驗(yàn)，穩(wěn)定可靠，并已形成完備的配套設(shè)備。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
?。?）頁(yè)面的動(dòng)態(tài)顯示，以動(dòng)態(tài)圖形的方式直觀地顯示現(xiàn)場(chǎng)各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
?。?）完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)主要控制設(shè)備的啟動(dòng)/停止的控制和運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，像閥門、水泵和攪拌機(jī)等。
?。?）監(jiān)測(cè)主要模擬量的值，來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的各種變送器通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換，把現(xiàn)場(chǎng)的各種物理量通過(guò)顯示器顯示結(jié)操作員。如pH值、DO濃度和液位等。
　（4）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各種異常情況做報(bào)警處理，如各種設(shè)備故障，液位的超限等。
?。?）把各種實(shí)時(shí)信息進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，并把各種信息歸檔整理，以便通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。
?。?）對(duì)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)值以趨勢(shì)圖的形式顯示給用戶，用戶可以根據(jù)趨勢(shì)圖直觀地判斷設(shè)備的運(yùn)行情況。
1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
　污水處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)分為三層。底層是數(shù)據(jù)采集層，由各種現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備組成包括風(fēng)機(jī)、攪拌器、水泵、閥門、pH計(jì)、DO濃度儀和COD儀等等，主要完成現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的檢測(cè)和數(shù)據(jù)的采集。中間為過(guò)程控制層，主要由PLC等智能設(shè)備組成，PLC按事先已編好的程序根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)獲得的參數(shù)使現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備按照工藝要求自動(dòng)運(yùn)行。PLC還負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送的上位監(jiān)控層進(jìn)行集中控制，同時(shí)把監(jiān)控層發(fā)出的控制命令傳達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。最上層為上位監(jiān)控層，主要由各個(gè)操控室和工程師站的計(jì)算機(jī)和安裝其上的組態(tài)軟件構(gòu)成，通過(guò)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)的監(jiān)控，并產(chǎn)生報(bào)警、趨勢(shì)圖和報(bào)表系統(tǒng)。
　本系統(tǒng)采用“PLC+上位機(jī)”的控制方式，系統(tǒng)選用歐姆龍C200H系列的PLC C200HG-CPU63，上位機(jī)安裝了Citect 6.0監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作，數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，系統(tǒng)共有200多個(gè)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)和40多個(gè)模擬量輸入/輸出通道。PLC和上位機(jī)以串行的方式通信，通過(guò)RS-232通信接口和XW2Z-500S-CV電纜連接，采用Sysmac way協(xié)議。該廠污水處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。在數(shù)據(jù)采集層是各種水泵、閥門、各種傳感器和變頻器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，這些設(shè)備采集的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信號(hào)通過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)總線送入過(guò)程控制層的PLC，在PLC中完成對(duì)各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理，并把結(jié)果通過(guò)RS-232通信接口送入上位機(jī)進(jìn)行顯示，同時(shí)PLC接收上位機(jī)的控制信號(hào)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備按照指定的要求運(yùn)行。

2 CITECT組態(tài)軟件簡(jiǎn)介
　Citect是世界領(lǐng)先的SCADA產(chǎn)品，是基于Windows平臺(tái)上的工業(yè)軟件系統(tǒng)，Citect6.0監(jiān)控軟件將現(xiàn)場(chǎng)各分系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)形象、直觀、實(shí)時(shí)地顯示在控制室的計(jì)算機(jī)上，使操作員在控制室能實(shí)時(shí)獲得現(xiàn)場(chǎng)信息并對(duì)污水處理的各個(gè)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行管理，提高了控制效率和效果。
　Citect作為一個(gè)優(yōu)秀的工控組態(tài)平臺(tái)，用戶使用簡(jiǎn)單，組態(tài)方便靈活。CITECT支持強(qiáng)大的通信協(xié)議，提供100多種通信驅(qū)動(dòng)程序，幾乎能和所有的I/O設(shè)備通信。自帶的圖形庫(kù)提供了大量的工業(yè)設(shè)備和儀表圖符，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)者的開(kāi)發(fā)時(shí)間。歷史趨勢(shì)和報(bào)警功能使用戶可以在線分析各種設(shè)備參數(shù)的變化情況，并及時(shí)做出相應(yīng)的控制。
3 污水處理上位監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
3.1上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟
?。?）創(chuàng)建工程并建立通信
　首先在Citect Explorer環(huán)境下建立一個(gè)名為污水處理的新工程，并根據(jù)Express Communication Wizard設(shè)置與PLC的通信，按照向?qū)е鸩降亩x：I/O Server→Boards→Ports→I/O Devices，在定義過(guò)程中可以設(shè)定設(shè)備及地址、通信協(xié)議和通信速率等。
?。?）定義變量標(biāo)簽
變量標(biāo)簽是在I/O Devices和Citect I/O Server之間傳輸數(shù)據(jù)的，每一個(gè)變量標(biāo)簽都有特定的名字，一個(gè)數(shù)據(jù)類型，一個(gè)地址和一個(gè)相關(guān)的I/O Device。根據(jù)PLC中的變量和監(jiān)控畫面的需求快速定義系統(tǒng)需要使用的所有變量。
?。?）繪制圖形頁(yè)面
　圖形頁(yè)面是Citect系統(tǒng)的主要組件之一，是現(xiàn)場(chǎng)操作人員的人機(jī)接口，被設(shè)計(jì)用來(lái)顯示數(shù)據(jù)并接收操作員的輸入。在頁(yè)面中繪制所需的對(duì)象并添加對(duì)象的靜、動(dòng)態(tài)屬性以及命令和控制。
?。?）組態(tài)報(bào)警并創(chuàng)建報(bào)警頁(yè)面
　Citect報(bào)警系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、當(dāng)設(shè)備出錯(cuò)時(shí)向操作人員報(bào)警，保護(hù)昂貴的設(shè)備。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組態(tài)各種數(shù)字量報(bào)警，模擬量報(bào)警和Citect硬件報(bào)警。
?。?）組態(tài)趨勢(shì)頁(yè)面
　趨勢(shì)頁(yè)面讓變量過(guò)去和當(dāng)前的變化趨勢(shì)一目了然，形象直觀地了解設(shè)備的運(yùn)行情況。通過(guò)創(chuàng)建趨勢(shì)變量標(biāo)簽來(lái)添加趨勢(shì)，并為趨勢(shì)變量定義所需的歷史文件。根據(jù)趨勢(shì)模板來(lái)創(chuàng)建趨勢(shì)頁(yè)面。
?。?）編寫Cicode程序與數(shù)據(jù)庫(kù)通信
在Cicode編程環(huán)境中通過(guò)SQL函數(shù)，利用ODBC驅(qū)動(dòng)程序?yàn)榻涌趤?lái)訪問(wèn)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.2 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
　根據(jù)污水處理工藝流程和各種設(shè)備的控制要求，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主畫面如圖3所示。主畫面的左半部分是污水處理過(guò)程的模擬頁(yè)面，而右半部分是菜單項(xiàng)，根據(jù)菜單項(xiàng)可以看出，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由調(diào)節(jié)池、預(yù)反應(yīng)器、吹脫塔中和池、生化池、緩沖池、趨勢(shì)頁(yè)面、報(bào)警頁(yè)面和PID控制頁(yè)面組成。模擬頁(yè)面真實(shí)地反應(yīng)了污水處理過(guò)程的處理工藝，在該頁(yè)面上操作者可以實(shí)現(xiàn)污水處理工藝流程和控制各種設(shè)備。

　為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的集成以及信息的Web頁(yè)面的發(fā)布，利用ODBC驅(qū)動(dòng)程序建立Citec和SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的通信，把現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù)存入SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。在計(jì)算機(jī)控制面板→管理工具→ODBC數(shù)據(jù)源中建立名為WSproc的Citect driver數(shù)據(jù)源，通過(guò)ODBC接口與計(jì)算機(jī)中名為WSproc.mdf的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)連接。Citect的Cicode編程代碼如下：
FUNCTION Condabase（）
INT hSQL；
hSQL=SQLConnect（"DSN=WSproc"）；
IF hSQL<>-1 THEN
     ……
       ……
          SQLDisconnect（hSQL）；
ELSE
         Message（"Error"，SQLErrMsg（），48）；
END
　本文以云南某化工廠污水處理系統(tǒng)為背景來(lái)探討污水處理計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。該化工廠是一家以生產(chǎn)尿素、碳銨為主的化工企業(yè)，每年大量污水的排放直接影響了化工廠周邊人民的生產(chǎn)和生活環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)環(huán)境治理、推行環(huán)保措施、消除水污染源，在該化工廠內(nèi)建立自動(dòng)化程度高、污水處理效果穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一項(xiàng)非常具有現(xiàn)實(shí)意義的工程。該監(jiān)控系統(tǒng)自從投入運(yùn)行后，系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定。日處理污水達(dá)到了12 000 m3/d，最終實(shí)現(xiàn)了環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏局面。
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