导言
现在，污水处理厂运用集散操控体系模型可以最大极限进步污水处理厂运转牢靠性，进步出水水质，下降能耗和工人劳动强度，到达进步经济效益的意图。可编程计算机操控器(prograrnrnable ComputerController，简称PCC)以其牢靠性高、编程便利、耐恶劣环境、功用强大等特性已成为工业操控范畴中增长速度最迅猛的工业操控设备，它能很好地处理工业操控范畴遍及关怀的牢靠、安全、灵敏、便利、经济等问题。
跟着工业以太网技能、现场总线技能的开展,由现场总线与工业以太网构建的“一网究竟”工业操控网络体系,使得工厂的高层办理人员能直接取得工业现场的操控信息,完结工厂办理与出产现场的无缝集成。依据污水处理职业的特色,规划了依据工业以太网和现场总线的污水处理操控体系的全体处理计划。本文以兰州某县的污水处理为例,介绍了依据贝加莱PCC、工业以太网和CAN现场总线的污水处理主动操控体系的完结。PCC经过以太网与现场操控设备间树立通讯,然后完结数据现场设备的主动操控。
1体系剖析及规划
1.1操控要求剖析
该污水处理厂日处理污水量为5.0万米3/天,出水规范要求完结国家《乡镇污水处理厂污染物排放规范》一级B规范。对污水进行三个阶段的处理。一级处理：首要去除污水中呈悬浮状况的固体污染物质，经过一级处理的污水，BOD一般可去除30％左右。二级处理：首要去除污水中呈胶体和溶解状况的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90％ 以上，使有机污染物到达排放规范。三级处理：进一步处理难于降解的有机物、氮和磷等可以导致水体富营养化的可溶性无机物等；处理工艺选用CASS池工艺生化处理，之后在触摸池加氯使尾水合格后排入黄河。污泥处理选用机械浓缩脱水处置工艺泥饼外运卫生填埋，污水处理流程如图1所示。
1．2 体系计划确认
依据以上特色，明显体系归于典型的散布式操控体系。在和传统计划比较后，选用依据工业以太网规范TCP／IP和CAN现场总线结合的散布成网络体系构架，完结该污水处理厂的主动操控体系规划。首要依据以下几点考虑：
(1)工业以太网要点在于使用交换式以太网技能为操控器和操作站，各种作业站之间的彼此和谐协作供给一种交互机制，并和上层信息网络无缝集成。现在工业以太网开端在监控层网络上逐步占有干流方位，正在向现场设备层网络浸透。
(2)因为CAN总线具有强有力的过错检测才能及差分驱动功用，在强噪声的严苛环境中仍运转杰出，因而在传媒传输和线路规划方面，CAN总线可以很简单的合适大多数使用场合。CAN选用多主站作业，而且总线最多可挂接110个节点，因而体系中各功用模块都可以直接挂接到总线上。依据现代操控体系既需求会集办理，又需求涣散实时操控的工艺要求，污水处理主动操控体系选用现场总线式集散操控体系，选用CAN总线技能，可以将信息在现场处理，极大地进步其牢靠性、实时性。
(3)将工业以太网和CAN总线很好的结合在一起，完结无缝集成。可以使工业以太网和现场总线各显其能，构成优势互补，进步体系全体功能。
图1 污水处理流程图
2 体系规划与完结
2．1 操控计划
依据污水厂的散布状况，设置三个PCC现场操控站，首要功用是完结对一切现场在线外表的数据收集，别离设置在三个方位。
(1)PCC1为污泥脱水机房操控室：首要功用是担任贮泥池、污泥脱水机房、冲刷水池的设备操控及数据收集。
(2)PCC2为粗格栅及污水提高泵房操控室：担任粗格栅及污水提高泵房、细格栅及沉砂池、配水井、进厂水水质的设备操控及数据收集。
(3)PCC3为变配电室操控室：首要功用是担任鼓风机房、CASS反响池、触摸池、加氯间、出厂水水质的设备操控及数据收集。
其间3号站变配电室现场操控站包含四个长途站，别离设置在CASS反响池滗水器邻近。在工艺流程各个环节中设置了完好的全过程检测外表，如流量、液位、压力、PH、溶氧仪等检测外表，确保对工艺全过程运转状况、水量、水质的监控，满意各环节的主动操控需求。
该操控体系选用敞开的散布式操控体系，整个污水厂自控体系由中心操控室操作员站、现场PCC操控站和现场外表组成。中心操控室操作员站和现场PCC操控站之间经过工业以太网衔接，数据和参数可以在PCC与中心操控室办理站之间彼此传送 ；PCC操控站和现场外表之间经过现场总线和4～20mA进行数据传输。
2．2 体系硬件与网络结构规划
本体系下位机选用三台贝加莱X20高功能X20CP1485操控器，该操控器自带以太网和CAN总线通讯接口，其处理频率到达Celeron 400MHz，到达400μs使命执行时间。经过编制操控程序，对污水处理现场操控站I／O模块的温度、流量、液位、PH值等数据进行收集、剖析、运算并相应输出成果对电磁阀的启停进行操控。自带以太网接口完结与监控中心数据通讯，选用简单扩展的X20系列的I／O单元，收集长途设备数据信号 。
依据TCP／IP的工业以太网是一种规范敞开式的网络，易于完结将操控现场的设备与上位办理体系完结互联，从而完结数据、信息与体系资源的同享；数据的传输间隔长、传输速率高，易与Internet衔接，易组网，与计算机、服务器的接口非常便利，并遭到广泛的技能支持。但无法确保数据传输的实时性要求，是一种非确认性的网络体系。CAN现场总线的数据通讯具有杰出的牢靠性、实时性和灵敏性。CAN总线的节点分红不同的优先级；选用非损坏裁定技能；报文选用短帧结构，数据出错率极低；节点在过错严峻的状况下可主动封闭输出。CAN现场总线作为一种面向工业底层操控的通讯网络，可是它不能与Intemet互连，不能完结长途信息同享。所以挑选将工业以太网与现场总线相结合使用于该污水处理项目中。在工业以太网和CAN现场总线经过网关进行网络互连。这是一种低成本、高牢靠性、方便的CAN现场总线与工业以太网互连计划。这样可以在使用现有网络的基础上，充分发挥工业以太网和CAN现场总线的优势，完结整个工业操控体系的网络衔接。体系网络结构如图2所示。
图2 体系网络图
在PCC现场操控站上，装备了带TCP／IP接口的通讯模块，以便和中心操控站通讯。别的使用CAN总线完结与现场设备的衔接，将现场的设备悉数挂到CAN总线上，经过CAN总线完结与以太网的衔接。PCC现场操控站监督和操控污水处理的整个出产过程，并经过通讯网络与监控计算机及其它现场操控设备进行通讯。中控室可以观察到一些重要的运转状况和工艺参数，对现场设备进行操作及操控参数的设置和修正。
