咨詢熱線：
1.1系統(tǒng)總體要求
1.1.1工程現(xiàn)狀
系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)將5個(gè)工程上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偣倦娔X上。因每個(gè)工程上均有1-2個(gè)PLC遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，每臺(tái)PLC傳輸10個(gè)左右的數(shù)據(jù)，且工程現(xiàn)場(chǎng)基本沒(méi)有有線光纜，因此需要進(jìn)行DTU無(wú)線傳輸。
1.1.2數(shù)據(jù)中心要求
對(duì)于數(shù)據(jù)中心需要進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)備份，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選將數(shù)據(jù)制成表格，標(biāo)記特殊數(shù)據(jù)，可以有2-3個(gè)人同時(shí)瀏覽。
中心條件:首先用某臺(tái)能上網(wǎng)的PC機(jī)，條件必須能讓外網(wǎng)訪問(wèn)的到，如運(yùn)行中心軟件的PC機(jī)在局域網(wǎng)里面，那要在局域網(wǎng)路由器做端口映射到本機(jī)PC，等這些條件具備之后在本機(jī)運(yùn)行一個(gè)中心DEMO，開(kāi)放一個(gè)端口，運(yùn)行軟件等待DTU的連接。 DTU連接中心后，就可按要求進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，中心收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行解密、過(guò)濾、篩選，最終獲得所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)等工作。
公司調(diào)度中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與公司內(nèi)部網(wǎng)連接，調(diào)度中心PC 通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)向RTU 下發(fā)配置信息、控制信息，及接收下位機(jī)上報(bào)的數(shù)據(jù)及告警信息，同時(shí)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，提供查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等功能。
調(diào)度中心、監(jiān)控分中心的具體功能如下：
能夠給RTU 下發(fā)組態(tài)信息、控制命令，能夠校準(zhǔn)RTU 的時(shí)鐘 RTU 發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)具備一定的安全措施 處理RTU 的報(bào)警信息數(shù)據(jù)遙測(cè)功能：定時(shí)巡測(cè)、手動(dòng)巡測(cè)、隨機(jī)抽測(cè)、分組召測(cè) 遙控功能：控制RTU 開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)、遙信開(kāi)關(guān)狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)管理功能：設(shè)置修改各測(cè)量數(shù)據(jù)上、下限值，通訊參數(shù) 在線組態(tài)功能：新增RTU 數(shù)據(jù)采集點(diǎn)等參數(shù)通過(guò)組態(tài)定義即可完成。數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能：對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)建庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，查詢歷史數(shù)據(jù)，報(bào)表打印 具有數(shù)據(jù)顯示功能： 能顯示測(cè)量的各種數(shù)據(jù)、遙信開(kāi)關(guān)狀態(tài)、各種系統(tǒng)圖形等 具有圖形功能,模擬顯示管網(wǎng)圖、水廠工藝流程圖等 搶修修理、停水、管網(wǎng)沖洗等數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計(jì)。 數(shù)據(jù)共享功能：提供一個(gè)WEB 站點(diǎn)，該WEB 站點(diǎn)使公司寬帶內(nèi)部網(wǎng)的任意一臺(tái)工作站只通過(guò)WEB 瀏覽器就可以登陸查看所有監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的任何時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)。WEB 站點(diǎn)通過(guò)用戶身份認(rèn)證授權(quán)方式控制該用戶可訪問(wèn)那些監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和存儲(chǔ)的任何時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)。調(diào)度中心系統(tǒng)管理員能增加、刪除可訪問(wèn)用戶，并對(duì)用戶進(jìn)行不同權(quán)限的授權(quán)。該WEB 站點(diǎn)應(yīng)能通過(guò)超鏈接方式聯(lián)入公司統(tǒng)一平臺(tái)。 具備一開(kāi)放的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，DLP 大屏控制器軟件能夠讀取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)中心硬盤(pán)配置：
| 設(shè)備 | 配置 |
| 機(jī)架式服務(wù)器 |
CPU:一個(gè)intel Xeon2.8GHz/521K 內(nèi)存：1024MB DDR SDRAM 硬盤(pán)：4個(gè)Ultra3210K 73G熱插撥硬盤(pán) 陳列卡：Smart Array 5312陳列卡 顯示器：17寸液晶 |
| 工控機(jī) | 19寸機(jī)架式機(jī)箱，CPU P4-1.8G以上，內(nèi)存DDR512M，錄像機(jī)52倍速，網(wǎng)卡：10M/100MPCI;硬盤(pán)80G，顯示器17寸液晶。 |
1.2傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)
圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖
1.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
PLC與DTU的連接形式一般采用串連接，也可以采用的通訊網(wǎng)口連接，當(dāng)采用通訊網(wǎng)口時(shí)需要采用GPRS路由。
圖2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
如上圖所示系統(tǒng)由數(shù)據(jù)中心、無(wú)線GPRS 網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程終端單元（RTU）幾個(gè)部分組成：遠(yuǎn)程終端單元（RTU）：
遠(yuǎn)程終端單元RTU 分散的分布在供水管網(wǎng)的遙測(cè)點(diǎn)上，主要由saro 3150P GPRS模塊、電源、天線、PLC 的CPU 及各種I/O 模板及后備電池、機(jī)箱等幾部分組成。遠(yuǎn)程終端單元RTU與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)并通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度中心傳送數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行上位機(jī)的命令。
RTU 機(jī)箱：安裝于遙測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)，為壁掛式，具有防盜功能（包括GPRS 模塊天線）， 其固定螺絲置于箱體內(nèi)，設(shè)置門(mén)鎖，箱體內(nèi)具有220V 交流電（如井下無(wú)條件具備220V電壓，可考慮蓄電池、鋰電池等能滿足終端產(chǎn)品電壓需求的供電裝置），信號(hào)輸入輸出接線端子，設(shè)置交流進(jìn)線空氣開(kāi)關(guān)，如有條件可配備一220V 交流電插座（檢修時(shí)方便使用）。
注意本方案選擇的DTU供應(yīng)商為廈門(mén)才茂通信科技有限公司，產(chǎn)品樣式如下圖：
提供4 路4-20mA 模擬輸入、6 路開(kāi)關(guān)量輸入、4 路開(kāi)關(guān)量輸出，無(wú)需監(jiān)控中心控制，可自行進(jìn)行測(cè)量，并保存累積數(shù)據(jù)系統(tǒng)； 具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能（可通過(guò)監(jiān)控中心設(shè)定校準(zhǔn)），采集到的數(shù)據(jù)以時(shí)間為順序，以5分鐘/每次的密度，能在RTU 端存儲(chǔ)一天的歷史數(shù)據(jù)，程序、參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)具有掉電保護(hù)功能；定時(shí)上報(bào)：把從儀表采集到的數(shù)據(jù)，以定時(shí)（整5 分鐘報(bào)一次）方式上報(bào)； 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)播：可以響應(yīng)各監(jiān)控中心發(fā)出的查詢請(qǐng)求，將實(shí)時(shí)時(shí)刻或歷史時(shí)刻的數(shù)據(jù)發(fā)給監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)可發(fā)給多個(gè)監(jiān)控中心；輸入信號(hào)損壞時(shí)發(fā)出報(bào)警信息； 當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位，或系統(tǒng)運(yùn)行、通信發(fā)生異常死機(jī)復(fù)位（看門(mén)狗復(fù)位）時(shí)，系統(tǒng)根 據(jù)復(fù)位類型不同進(jìn)行復(fù)位處理，保證系統(tǒng)正常工作。 可為一次儀表（兩線制，三線制）提供24V 電源，具有一次表供電功能。
CM3150 GPRS模塊：
其核心使用SIMEMS MC39I無(wú)線模塊，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，
支持900/1800 MHz系統(tǒng)，提供RS-232或RS-485自選接口，支持各種非TCP/IP終端設(shè)備數(shù)據(jù)的透明傳輸，可上電即自動(dòng)撥號(hào)上網(wǎng)，一直在線，自檢測(cè)假撥號(hào)現(xiàn)象，掉線可自動(dòng)重?fù)?。帶自主開(kāi)發(fā) 的主控電路和硬件看門(mén)狗，保證電路的可靠工作，并可根據(jù)用戶需要進(jìn)行遠(yuǎn)程在線維護(hù)。
通信工作原理：首先對(duì)DTU進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置要連接的中心IP和端口及其它必要性的設(shè)置，設(shè)置好之后PLC通過(guò)RS232接口和DTU相連，DTU上電之后根據(jù)事先設(shè)置好的中心IP和端口進(jìn)行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向傳輸數(shù)據(jù)。終端流量傳感器、水壓傳感器工作時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過(guò)串口往無(wú)線模塊串口送，無(wú)線模塊檢測(cè)到串口的數(shù)據(jù)后最終數(shù)據(jù)信息發(fā)送到中心去。
組網(wǎng)方案如下：
選擇公網(wǎng)： 中心用一個(gè)服務(wù)器組作為中心接收，中心采用ADSL 等INTELNET 公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP 或者公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS 解析服務(wù)。此種方案先向INTERNET 運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)ADSL等寬帶業(yè)務(wù)。 中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS 解析服務(wù)：大部分IP 都是動(dòng)態(tài)的，而且費(fèi)用相對(duì)便宜。 客戶先與DNS 服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，動(dòng)態(tài)域名解析軟件網(wǎng)址如下：（可以先申請(qǐng)免費(fèi)的二級(jí)域名） 88IP解http://www.88ip.cn 監(jiān)控點(diǎn)先采用域名尋址方式連接DNS 服務(wù)器，再由DNS 服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP 的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS 服務(wù)商。
1.4系統(tǒng)功能模塊說(shuō)明
1.4.1PLC編程
1.4.1.1 PLC編程描述
工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總框圖如下圖所示，PLC為核心控制器，通過(guò)檢測(cè)操作面板按鈕的輸入、各類傳感器的輸入，以及相關(guān)模擬量的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行、停止和調(diào)速控制。
在PLC與就地控制設(shè)備之間一般通過(guò)網(wǎng)線或者RS485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
對(duì)于新工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，這些線路在工程設(shè)計(jì)中已經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，往往會(huì)遇到一些突發(fā)狀況，例如：需要增加一些設(shè)備，由于最初設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有考慮后續(xù)工程布線等不確定問(wèn)題，如果反復(fù)修改施工設(shè)計(jì)圖，則將對(duì)工程周期，費(fèi)用等帶來(lái)很大的影，對(duì)于工程單位來(lái)說(shuō)也承擔(dān)著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。如果采用DTU無(wú)線測(cè)控方案，則遇到上述問(wèn)題時(shí)可利用DTU無(wú)線傳輸技術(shù)和PLC設(shè)備輕而易舉的滿足用戶要求。
污水處理裝置能夠處理生活系統(tǒng)綜合性廢水及有機(jī)污水，采用自動(dòng)化控制，各測(cè)控分站通過(guò)PLC采集現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)，傳送到中央控制室操作站集中監(jiān)控和管理，完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)。對(duì)于水處理過(guò)程中的異常數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)監(jiān)測(cè)各種數(shù)據(jù)的合理范圍，一旦超出合理范圍控制系統(tǒng)便產(chǎn)生報(bào)警事件并及時(shí)報(bào)警。
1.4.1.3具體實(shí)現(xiàn)方法
1.4.1.3.1現(xiàn)場(chǎng)控制柜
現(xiàn)場(chǎng)控制柜的主要作用是完成現(xiàn)場(chǎng)控制功能和與PLC進(jìn)行連接。各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜能夠完成手動(dòng)控制設(shè)備啟停的功能，是典型的繼電器控制。
現(xiàn)場(chǎng)控制柜相對(duì)于PLC自動(dòng)控制和中央監(jiān)控室控制具有最高的優(yōu)先級(jí)。只有將選擇開(kāi)關(guān)撥到遠(yuǎn)程控制之后，PLC控制和中央監(jiān)控室的上位控制才起作用。
所以在進(jìn)行自動(dòng)控制調(diào)試前，首先要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各控制柜的調(diào)試，在保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安全的前提下才能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
1.4.1.3.2 PLC控制站
遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)共設(shè)三個(gè)PLC控制站。PLC控制站的主要作用是采集現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)并控制設(shè)備的運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)包括液位、流量、溫度和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)控制柜的模式開(kāi)關(guān)選擇到“遠(yuǎn)程”時(shí)，操作人員不能手動(dòng)操作現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的啟停按鈕來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行，因?yàn)榇藭r(shí)，PLC控制站中的程序會(huì)自動(dòng)根據(jù)上位監(jiān)控系統(tǒng)給出的信號(hào)控制設(shè)備的運(yùn)行。
圖3PLC控制站流程圖
1.4.1.3.3上位監(jiān)控系統(tǒng)
該遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的上位監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)工程師站和一個(gè)操作員站。工程師站既能完成系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)試及控制參數(shù)的在線修改和設(shè)置等；又能完成對(duì)整個(gè)工程污水處理的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、報(bào)表及打印等功能；操作員站主要完成對(duì)整個(gè)污水處理廠的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控等功能。
在系統(tǒng)正常工作時(shí)，工程師站可兼作操作員站，方便監(jiān)視與操作，從而提高系統(tǒng)的可靠性。污水處理各個(gè)階段的數(shù)據(jù)以及各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)PLC采集并在上位機(jī)監(jiān)控機(jī)上顯示，操作人員可以查看工程現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況。同時(shí)可以對(duì)報(bào)表存檔打印，顯示實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警等，方便操作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和故障排查。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)控制柜的模式選擇開(kāi)關(guān)選到“自動(dòng)”時(shí)，在上位機(jī)監(jiān)控機(jī)中可以選擇設(shè)備為“手動(dòng)”運(yùn)行狀態(tài)，然后手動(dòng)控制設(shè)備的運(yùn)行。
圖4上位監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D
1.4.1.4污水處理工藝
不同的污水處理對(duì)象，不同的污水處理環(huán)境，將需要有不同的污水處理工藝來(lái)處理。因此，在選擇污水處理工藝的時(shí)候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯那闆r，以及實(shí)際的污水處理的環(huán)境。污水處理的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)，以及生物等幾種。這些方法根據(jù)實(shí)際情況，可以單一使用，也可以針對(duì)不同的污水混合使用。目前，污水處理的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學(xué)處理法。
常用的工業(yè)污水處理工藝有以下幾種：
- 、傳統(tǒng)活性污泥法：是一種最古老的工業(yè)污水處理工藝，該工藝的優(yōu)點(diǎn)有：有機(jī)物去除率高，污泥負(fù)荷高，池的容積小，耗電省，運(yùn)行成本低。該工藝的缺點(diǎn)有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的去除率低。
傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖
- 、A/O法：A/O法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝，其中A代表Anoxic（缺氧的），O代表Oxic（好氧的）。
A/O法工藝流程圖
- 、A2/O法：A2/O法也是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝，其中A2，即A-A，前一個(gè)A代表Anaerobic（厭氧的），后一個(gè)A代表Anoxic（缺氧的）；O代表（好氧的）。
A2/O法工藝流程圖
- 、A/B法：A/B法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱，該工藝沒(méi)有初沉淀，將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段，并分別有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。
- 、SBR法：SBR法是歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱，是一種按照一定的時(shí)間順序間歇式操作的污水生物處理技術(shù)，也是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥工業(yè)污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。
工藝流程圖
工作原理：污水由進(jìn)水系統(tǒng)通過(guò)粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體，到達(dá)除砂池中。在除砂池系統(tǒng)中細(xì)格柵和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)進(jìn)一步凈化污水中的細(xì)小顆粒物體，將污水中的細(xì)小沙粒濾除后進(jìn)入氧化溝反應(yīng)池。在該氧化溝系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來(lái)加強(qiáng)處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等。對(duì)污水進(jìn)行除油、消毒、調(diào)整PH值。同時(shí)在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲波檢測(cè)器，通過(guò)它對(duì)污水中的含氧量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)其反饋到PLC的值來(lái)控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行，改變污水中溶解氧的含量。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應(yīng)更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機(jī)的作用下進(jìn)行物理沉淀，為了加強(qiáng)沉淀效果，同時(shí)加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用更加容易沉降。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機(jī)作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。
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