圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡圖
Fig.2 Structure of System Network

　　在PCC現(xiàn)場控制站上，配置了帶TCP/IP接口的通訊模塊，以便和中央控制站通訊。另外還提供可編程的串口，以便與第三方智能串口設備進行通訊。PCC現(xiàn)場控制站將監(jiān)視和控制污水處理的整個生產(chǎn)過程，并通過通訊網(wǎng)絡與監(jiān)控計算機及其它現(xiàn)場控制設備進行通訊。中控室能夠觀察到一些重要的運行狀態(tài)和工藝參數(shù)，對現(xiàn)場設備進行操作及控制參數(shù)的設置和修改?？紤]到方便、安全調(diào)試和運行以及緊急情況，整個系統(tǒng)主要機械設備的控制采用就地手動控制、自動控制、中央控制站遙控的三層控制模式；其它設備采用現(xiàn)場控制、中央控制的兩層控制模式。

2.3 硬件設計

　　上位機硬件系統(tǒng)配置監(jiān)控計算機為兩臺研華工控機P4，其性能穩(wěn)定，可靠，性價比高。因為該廠以前使用西門子產(chǎn)品，擁有SIMATIC WINCC 6.0軟件，因此為了減少不必要的成本，采取OPC技術來負責PCC和WINCC軟件的數(shù)據(jù)通訊，主要實現(xiàn)對污水處理各工藝參數(shù)的檢測與控制。

　　下位機系統(tǒng)采用三臺貝加萊X20高性能X20CP1485控制器，自帶以太網(wǎng)，和RS232或CAN通訊接口，其處理頻率達到Celeron 400MHz，達到400US任務執(zhí)行時間。通過編制控制程序，對現(xiàn)場控制站I/O模塊進行數(shù)據(jù)采集和分析、運算并相應輸出結果。自帶以太網(wǎng)接口實現(xiàn)與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)通訊，采用容易擴展X20 I/O單元，采集遠程設備數(shù)據(jù)信號。結構緊湊，功能齊全，性價比高，安裝方便[4]。

　　根據(jù)上述控制內(nèi)容和工藝要求，控制系統(tǒng)要完成對系統(tǒng)參數(shù)的檢測、控制、報警和自動生成報表等功能。因為本監(jiān)控系統(tǒng)采集和控制點數(shù)非常多，為了實現(xiàn)系統(tǒng)正常、穩(wěn)定、安全、高效的運行，系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)鏈接為主干網(wǎng)；局部采用RS 485主從式鏈路的局域網(wǎng)形式。上位機通過100M Ethernet，采用TCP/IP協(xié)議與上位機進行信息傳輸。 通過上位機與主控單元實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場的實時監(jiān)視和控制，實踐表明，系統(tǒng)由很好的運行結果。

2.4 軟件設計

　　貝加萊的PCC控制器采用分時多任務操作系統(tǒng)，可將控制要求分成多個任務并且在一個掃描周期內(nèi)同時執(zhí)行。系統(tǒng)軟件使用Automaton Studio，它支持標準的C、Basic、梯形圖、指令表、順序結構圖等6種標準的開發(fā)語言，提供了強大的數(shù)據(jù)運算和處理能力。同時編程環(huán)境中包含豐富的函數(shù)庫及功能塊,大大減輕了開發(fā)人員的工作量。本系統(tǒng)使用高級語言C進行編程，其運算時間快，而且容易實現(xiàn)模塊化編程。加上PCC的分時多任務系統(tǒng)，可以使控制更加快速和精確，以達到更好的控制目標。

　　Automation Studio對所有自動化系統(tǒng)完成集成和配置任務并且能準確地識別硬件組件，提供直觀精確的診斷功能，遠程診斷功能、開放式接口。它的硬件和軟件都是模塊化的，可以根據(jù)控制需要組合成污水處理的專用控制系統(tǒng)，并具有靈活自由的聯(lián)網(wǎng)和擴展能力。所有的模塊（包括液位控制模塊、溫度控制模塊等智能模塊）通過一個系統(tǒng)總線進行連接通訊，中間沒有接口，并且還具有分時多任務操作系統(tǒng)，可以設定程序循環(huán)周期。例如該系統(tǒng)就針對不同的控制要求采用了三種不同的循環(huán)時間，這樣系統(tǒng)控制就可以分時實現(xiàn)各自的控制目標，使CPU的利用率達到最高。Automation Studio是確保透明性的研發(fā)過程和機器高效運行的安全性保障。系統(tǒng)的程序流程如圖3所示。