●体系概述
工业以太网的集成式全散布操控体系，具有高度的分散性、实时性、牢靠性、敞开性和互操作性的特色，一起也是数据、视频“多网合一”的体系。其运用代表了工业以太网和操控技能的在水处理职业的最新开展方向。
跟着咱们国家出产力水平的不断提高，主动化体系也相应的从小型的、关闭的、无网络的形式，向大型化、网络化、敞开化方向开展;将根据关闭、专用的解决计划变成了根据公开化、规范化的解决计划。上位机、PLC和现场总线构成的集散监控体系逐渐成为水处理主动化的干流。但因为不同的现场总线规范之间的互不兼容严峻捆绑了不同厂商设备之间的互连，使得现场总线成为受厂商约束的专用网络。而跟着以太网技能在主动化范畴的不断开展，越来越多的PLC、智能外表和执行器，甚至DCS体系现已带有以太网接口，这都标志着敞开互连的工业以太网现已成为工业网络的开展方向。
××市污水处理厂是一座近期日处理量为40万吨、远期60万吨的AO工艺的污水处理厂。主动操控体系选用现在国内外污水处理厂广泛运用并取得杰出作用的根据可编程逻辑操控器(PLC)的集散型操控体系，以及监控和数据收集(SCADA)体系，一起还包括少数的视频监督。集散型操控体系的特色是将办理层和操控层分隔。办理层首要是对全厂的出产进程进行监督、数据存储和剖析; 操控层首要是经过现场PLC或计算机完结各自辖域内工艺进程和工艺设备的主动操控，一起在传统操控的根底上，供给了智能操控的可能性。SCADA体系经过现场检测外表和网络设备完结对首要工艺参数的数据收集并对出产流程进行监控。通讯体系选用100Mbps工业以太环网。
体系除具有对出产进程的监督和操控功用外，数据处理和网络通讯的功用愈加强壮，为运转阶段的出产办理、调度、科研打下坚实的根底。考虑到远期污水厂增加设备的需求，自控设备、通讯网络和上位办理体系具有扩展的才能。
●体系网络结构
依照工艺流程，厂区散布7套自控体系，别离为预处理体系、生物处理体系、污泥处置体系、出水及雨水体系、污泥消化体系、污泥干化体系和电站主动化体系。
在预处理体系、生物处理体系、污泥处置体系、出水及雨水体系设置4套不同规划的进程操控站(PLC分控站)，污泥消化体系、污泥干化体系和电站主动化体系为成套设备，自控体系自成体系。各操控站别离担任各自范围内工艺参数的收集和设备运转的操控。
骨干网络运用了多模光纤百兆环网，单机单环即在网络中的每一个站点均有一台工业冗余以太环网交流机。这种网络具有一层的网络冗余功用，当网络中的某一处信道产生毛病时，网络会在300ms内从头拓朴网络结构，在逻辑上构成一个总线型网络，可持续保持整个体系的正常作业。因为这种网络拓朴结构只能构成一层网络冗余，如果在网络中的某一台交流机产生毛病时，则这台产生毛病的交流机所衔接的设备将不能与其它交流机所衔接的设备进行通讯。在该厂自控体系的规划上，力求各个工艺区域相对独立，不存在各交流机所联接的体系相互通讯，而工艺环节之间的通讯在各体系内部的PLC及其子站完结，因此，某台交流机的毛病不会影响其他体系的作业，而毛病交流机仅暂时影响信息上传，不会影响体系内部的主动运转。选用单机单环的拓扑结构关于该厂是经济合理的。
现场有一些智能外表，要把这部分外表的数据收集到监控中心。经过串口服务器把RS-232/485/422转换成网络接口，再经过以太网把数据传输到监控中心。
厂区内分部着10个左右的摄像头，使监控中心能够直观的看到重要区域的现场状况，作为污水处理厂监控的辅佐手法，节省了人力本钱。
●计划特色
本计划总的骨干选用百兆光纤环网，分支网络选用星网结构拓宽，详细特色有以下几条：
1.带广大，传输速度快。全体计划选用全双工100Mbps光纤以太环网，网络实践带宽到达200Mbps。使网络不会成为数据传输的瓶颈，消除了数据推迟的可能性;
2.交流式以太网，确保了体系的传输功率，消除了网络抵触。关于实时操控来讲，其网络传输的推迟不超越体系所答应的最大值。传统的以太网是根据载波侦听多路拜访/抵触检测(CSMA/CD)的介质拜访机制，因此本质上不确保传输的实时性。但以太网可经过三种方法取得确定性，一是约束流量，二是运用主-从通讯方法，三是选用以太网交流机。本体系选用交流机将整个网络分红多个抵触域，然后消除了抵触，完结了确定性;
3.环形冗余计划，确保了体系的牢靠性，削减出资。曩昔因为没有其他可供挑选的计划，冗余网络大都选用双总线方法完结。跟着以太网和交流技能的开展使得树立冗余环网成为可能。在相同冗余度的状况下，冗余环比双总线方法减小了危险的集中和下降了完本钱钱。300ms的收敛时刻确保在环路光纤出现问题时，数据不丢掉。在升级到千兆网络的时，光纤一般不需求重新铺设，只需求替换网络设备就好了;
4.可扩展性好，通用性强。当再有设备接入，在网络容量答应的状况下，能够直接接入网络。在提高出产的信息化程度方面，ERP、出产办理体系等计算机网络能够直接和工业网络衔接，从中得到现场的实时数据;
5.数据、视频的“两网合一”。在本体系中，网络不只用于操控数据的传输，一起也作为视频的传输渠道。每个操控站均设有带有云台的摄像头，其视频输出信号以及云台操控信号经过视频编码器紧缩并转换成契合H.323规范的数字多媒体信号接入到以太网上，在监控端经过视频解码器和视频服务器对长途视频完结监督和记载，并可长途操控云台的动作;
6.运用端口聚合(Trunking)把环网衔接到监控中心的中心交流机上。数据上传的带宽增加了一倍，一起也使上传链路有了备份;
7.经过播送风暴按捺功用，消除了播送风暴对网络的冲击。当网络遭到播送风暴冲击时，必然会大大下降网络的功能。经过播送按捺，能够把播送的数据流量约束在一个较低的水平上，确保现场数据传输;
8.经过串口服务器把现场的外表数据收集到网络上。突破了智能外表只能走专用网络(RS-485/422)的问题。串口服务器把以太网变成了一个通明网络，让监控中心经过网络能够实时得到现场外表的数据;
●结束语
本事例成功地运用了上位机+PLC+工业以太网构成的散布式监控体系，代表了主动化操控的一个干流趋势，用通用的、敞开的、高速牢靠的工业以太网替代专有的、关闭的、低速现场总线来完结首要的数据传输，一起又经过串口服务器把根据总线的设备完美的接入到网络傍边。经过把视频体系的网络也并入工业以太网，节省的建网本钱，还充分利用了工业以太网的大带宽的优势。
跟着整个社会的主动化水平的不断提高，“多网合一”、“一网究竟”的概念再也不只局限于概念的阶段，现已逐渐成为咱们构建大中型主动化操控体系的首选。工业以太网技能以其老练牢靠的技能、敞开、造价越来越低的优势，日渐成为主动化体系中强壮的神经中枢。
