OPC技術在城市污水處理中的應用

根據污水處理丁藝特點、構筑物的分布及整體控制要求，整個自動控制系統設置了3個現場PLC監控站和1個中心控制室，從而實現了分散檢測和控制、集中顯示和管理的原則。其中，3個現場監控站分別負責污水處理過程中的粗格柵及污水提升泵房控制室、變配電室控制室、污泥脫水機房控制室；而中心控制室設在廠區綜合辦公樓內，中央控制室中的中央監控機可以監視全廠工藝設備的運行狀態、工藝過程中的各種參數、主要設備的控制和事故報警、主要參數的越限報警等。下位機系統采用PLC，上位機系統采用IPC (工業PC機)。整個控制系統結構如圖2所示。

自控系統采用集散型控制系統，即由上位機、通信網絡、現場控制站(PLC可編程序控制器)以及就地控制盤組成。各現場控制站設置在就地控制室內，控制站將采集到的各種參數及信號傳送到中央監控管理計算機，并接收上位機指令。當上位機發生故障時，系統仍能按照預編程序對轄區內的設備進行控制。CASS 反應池就地控制盤(箱)設置在潷水器附近，其將采集到的各種參數及信號通過現場控制站傳送至中央監控管理計算機，并接收上位機指令，對潷水器的潷水過程進行控制和監視。就地控制盤(專用控制裝置)位于被控設備附近，作為工藝設備成套的控制裝置，其控制功能有3種：①就地手動控制，一般在自動控制系統出現故障或檢修時用到；②遠程遙控控制，操作員在中心控制室進行控制，一般用于異常情況下的控制；③ 自動控制，正常情況下系統運行在自動控制模式下。控制級別由高到低依次為：現場手動控制、遙控控制、自動控制。

另外，為了使經營管理人員能及時了解掌握現場情況，提前發現隱患并及時處理，保證污水廠正常運行，設立了攝像系統，以監視廠內生產及安全保衛狀況；在污水廠圍墻邊上，還設置了紅外入侵探測系統，以防止外人非法入侵。

3．1系統硬件選型

考慮到污水處理控制對系統安全性、可靠性、可維護性和靈活性的要求，本系統硬件組成包括現場控制站(粗格柵提升泵房現場控制站和變配電室控制站) 和污泥脫水機房現場控制站。粗格柵及污水提升泵房控制室和變配電室控制室采用AB系列的PLC，而污泥脫水機房控制室采用西門子的$7-300系列PLC；上位機選擇研祥工控計算機(IPC810A 4套)；CPU：PIV／ 3．0 GHz；內存：l GB的DDR；硬盤驅動器：160 GB；光盤驅動器：DVD±RWIEEE 1394卡；多串口卡標準鍵盤、鼠標、USB接口、通信接口、顯示卡等；低壓電氣選用德力西低壓電氣產品；美國HP公司彩色噴墨打印機2臺，激光打印機(黑白)l臺；UPS電源(不間斷電源)選用Santak公司的產品，4臺。 

3．2上位監控軟件設計

上位監控系統采用Simatie WinCC開發”o，其主要包括計算機、變量管理器、結構變量和編輯器4大部分。變量管理器是對組態軟件中所用的變量進行初始化定義，主要作用是將變量標簽與下位機PLC程序中的數據相連：編輯器則是實現組態各個畫面和報警、報表等功能的主要部分。

在上位機中，數據采集系統可以實時顯示水位、溫度、電機電流、流量、流量累計、流量電流比、變頻器工作狀態、手動自動狀態及空氣開關的狀態。這樣，在中央控制室內就可以檢測到來自現場的各種相關數據，免去了在各站之間煩瑣地來回工作，只需定期到各站檢查一遍即可，從而大大減輕了工作人員的工作量。遠程監控系統實現了對各個站的集中控制，系統可以在控制室里控制各電動設備的開啟、關閉和停止動作以及變頻器的啟動停止，并可調節轉速。這是實現自動控制的關鍵所在。自動化操作的實現，使得管理人員在控制室內就能夠實現對遠距離各設備的啟停操作，大大提高了工作效率。報警系統能顯示短時期內的報警情況，電機過流或變頻器發生故障等都會引起系統的報警。報警形式有總報警燈閃爍及報警聲音，事故站按鈕閃爍及報警聲音、報警欄、報警信息顯示 (包括報警單位、報警款項及是否自動消除等)，報警窗口各時期報警情況等。實時數據記錄系統可以將一段時間內的水位、溫度、含氧量、流量及流量累計等數據實時地記錄下來，并打印。曲線分析系統可以實現各種數據的趨勢顯示，使操作者能直觀地看到數據的變化情況。另外，在按鈕欄上設有一個總停按鈕(停止所有設備的運行)，用來應付緊急情況。 

4 OPC技術的通信實現

在本項目中，采用西門子公司和羅克韋爾公司生產的PLC作為OPC Server，并在上位機中開發OPC Client，以實現這2種PLC之間的互操作。西門子公司為s7- 300／400提供的OPC Server接口集成在Simatic Net軟件包內，所以可直接利用S7系統提供的OPC Server。同時。在PC機上創建OPC服務器，并采用Simatic Net軟件建立Profibus．DP網絡，實現了OPC服務器與S7—300／ 400系列PLC輸入、輸出接口點對點的連接。 

RSLinx是AB可編程控制器在Windows環境下建立工廠所用通信方案的工具，它不僅提供了多種網絡驅動程序。而且提供了快速的OPC、DDE和Custom C／ C++接口。在項目的具體實施過程中，采用VB軟件編寫OPC客戶端應用程序，實現了上位機與Lo畫x5550 控制器之間的通信。

首先在WinCC中組態監控畫面，再在LogixS000 中進行I／O組態及控制程序編寫H1，然后在RSLinx中配置通信驅動，最后采用OPC技術實現RSLinx與 WinCC之間的通信以及AB PLC與s7-300 PLC之間的互操作。待RSLinx配置完后，再到WinCC里新建用于監控的變量，最后利用RSLinx中Edit菜單下的Copy DDE／OPC Link功能，找到所需的通信地址、OPC鏈接格式。逐個建立完這種鏈接后，即可在WinCC里像使用本地直接鏈接的變量一樣使用通過OPC鏈接的變量。 

5 結束語

在靖遠城區污水處理項目中利用OPC技術開發的智能控制系統，降低了系統造價，保證了通信網絡良好的兼容性和穩定性，實現了不同廠商設備的無縫集成；同時保證了通信的快速性，并為生產工藝的進一步改進提供了方便，降低了生產和維護成本，更減輕了生產及維護工人的勞動強度，具有很好的經濟效益和社會效益。作者: 互樹東 董 蕾 來源：自動化儀表