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

4 污水處理網(wǎng)絡控制系統(tǒng)

　　4.1硬件系統(tǒng)架構(gòu)

　　對于污水處理廠而言，存在大量傳感器、控制器等現(xiàn)場設備，他們通常相當零散的分布在較大的范圍內(nèi)，由他們構(gòu)成的控制底層網(wǎng)絡，單個節(jié)點的控制信息量不大，信息傳輸?shù)娜蝿蛰^簡單，但對其傳輸信息的實時性、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(shù)據(jù)采集點相對分散，距離遠，不便于集中管理。因此，本系統(tǒng)采用三菱PLC+CC-Link+ GPRS組成雙層網(wǎng)絡遠程控制系統(tǒng)?硬件系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集節(jié)點、GPRS通訊、遠程監(jiān)控上位PC機4個部分組成?硬件結(jié)構(gòu)圖如4.1。

　　圖 4.1 污水處理自動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　根據(jù)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，F(xiàn)X2N系列PLC作為從站，構(gòu)成污水處理的CC-Link現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡。

　　現(xiàn)場總線就是通過一對傳輸線將分散孤立的帶有通訊功能的自動化設備或模塊互聯(lián)成網(wǎng)絡。它作為紐帶將掛在總線上的網(wǎng)絡節(jié)點組成自動化系統(tǒng)，把通訊線路延伸到現(xiàn)場的生產(chǎn)設備，構(gòu)成生產(chǎn)自動化的現(xiàn)場設備和儀表互聯(lián)的現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡。

　　各現(xiàn)場智能設備分別作為一個網(wǎng)絡節(jié)點，通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)各節(jié)點之間、現(xiàn)場節(jié)點與上位機之間的信息傳遞與溝通。向上傳送信息實現(xiàn)資源共享、集中管理，向下延伸擴大控制規(guī)模、分散控制。完成各種復雜的綜合自動化功能。

　　CC-Link現(xiàn)場總線技術具有節(jié)省配線，實現(xiàn)高速通信，使系統(tǒng)更加具有靈活性的特點。同時具有豐富的功能：簡單的系統(tǒng)組態(tài)功能，自動刷新功能，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，自動上線功能，監(jiān)控功能等。

　　CC-Link現(xiàn)場總線網(wǎng)絡將網(wǎng)絡技術運用于控制系統(tǒng)，極大的提高了控制系統(tǒng)的靈活性和可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的一體化和協(xié)調(diào)性 。

　　將FX2N系列的RS-422內(nèi)置接口連接HMI（Human Machine Interface ）人機界面接口，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場控制；將 FX2N系列FX2N-485-BD擴展接口與DTU（Data Transfer unit）連接。DTU全稱為數(shù)據(jù)傳輸單元（沈陽市興達科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)），是專門用來將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)或?qū)P數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡進行傳送的無線終端設備。它具有組網(wǎng)迅速靈活，建設周期短、成本低，網(wǎng)絡覆蓋范圍廣，安全保密性能高的優(yōu)點。DTU上電運行后先注冊到移動的GPRS網(wǎng)絡，然后與后臺中心建立SOCKET連接，后臺中心作為SOCKET的服務端?DTU是SOCKET連接的客戶端?在建立連接后，前端的現(xiàn)場設備和后臺中心就可以通過DTU進行雙向無線數(shù)據(jù)傳輸?［2］從而實現(xiàn)該系統(tǒng)的無線遠程控制與監(jiān)視。

　　4.2軟件系統(tǒng)設計

　　軟件系統(tǒng)的設計由PLC編程，上位機監(jiān)控和HMI的觸摸屏人機界面構(gòu)成SCADA（ Supervisor Control And Data Acquisiti）系統(tǒng)。

　　考慮到運行的安全性和靈活性，系統(tǒng)有自動、手動2種操作方式，且2種操作方式互相獨立?在自動方式下，PLC取得完全的控制權，它根據(jù)預定的工藝流程對現(xiàn)場設備進行控制?上位機起“監(jiān)視”的作用，只有檢測到異常時，它才會相應產(chǎn)生報警信號以提醒工作人員?在步操和點操下，PLC處于等待狀態(tài)，上位機根據(jù)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(xiàn)場設備的動作?手動操作是指根據(jù)畫面上的步序開關或閥門來控制設備的運行?各步序通過時間或根據(jù)水質(zhì)、工藝要求來控制?

　　4.2.1 PLC程序設計