1 前言

　　隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，污水處理已經(jīng)成為一個重要的行業(yè)，如何對排污企業(yè)排污量進行監(jiān)控也成為一個重要的課題。

　　無錫市前洲鎮(zhèn)是一個經(jīng)濟發(fā)達重鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)有三十余家印染企業(yè)，各企業(yè)污水都需要集中處理。為此，該鎮(zhèn)建立了污水管網(wǎng)，管網(wǎng)按地域分為11 個站，在印染企業(yè)進入污水處理廠管道上安裝閥門、采樣裝置。通過采樣裝置采集各企業(yè)的平均化學(xué)耗氧量COD，結(jié)合累計流量對各企業(yè)收取排污費。

　　該污水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采用電話線作為傳輸介質(zhì)，它具有安裝簡單，傳輸可靠的特點。使用奧地利貝加萊公司PCC 作為監(jiān)測站監(jiān)控集中控制設(shè)備，PCC 除具有普通PLC 的控制特點外，還可以使用通用的調(diào)制解調(diào)器，可以編制自定義的通訊協(xié)議，具有很好的系統(tǒng)開放性和可擴展性。

2 通訊方式及功能特點

　　監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)各現(xiàn)場設(shè)備的控制要求，確定程序控制的方式及實現(xiàn)的功能。參加控制的主要設(shè)備有：流量計、電動調(diào)節(jié)閥、電動球閥、取樣泵等。

2.1 現(xiàn)場控制方式

　　現(xiàn)場控制方式采用程序自動控制、就地手動控制和遠程手動控制三種方式。現(xiàn)場電動閥門在電氣上實現(xiàn)聯(lián)鎖。

　　程序自動控制為正常的控制方式，現(xiàn)場PCC 根據(jù)設(shè)定要求，控制流量計對流量進行計量，電動球閥或取樣泵對污水進行自動采樣。

　　遠程手動控制方式可以讓運行人員在污水處理廠控制室對各現(xiàn)場設(shè)備作單獨的操作。在計算機和現(xiàn)場設(shè)備撥號連通的情況下，設(shè)定自動采樣或手動采樣一次，采樣時間間隔可以設(shè)定；控制電動閥門開啟、關(guān)閉；對現(xiàn)場PCC 校時；采集現(xiàn)場流量數(shù)據(jù)及設(shè)備工作狀態(tài)。

2.2 管理監(jiān)控功能

　　在中心監(jiān)控室CRT 上對11 個監(jiān)測站進行巡檢或定點監(jiān)測，可以采集到現(xiàn)場11 個監(jiān)測站的流量、設(shè)備工作狀態(tài)，并顯示該監(jiān)測站某廠瞬時流量、某廠日累計流量、超過設(shè)定日累計流量報警、閥門開啟狀態(tài)、閥門故障狀態(tài)、采樣狀態(tài)、現(xiàn)場電源狀態(tài)、現(xiàn)場手/自動狀態(tài)等。

　　根據(jù)某廠是否超過設(shè)定日累計流量設(shè)定，由運行人員通知有關(guān)管理人員決定是否對該廠管道上的閥門遠程遙控關(guān)閉，切斷流量。

　　根據(jù)管理人員要求，運行人員對各監(jiān)測站的采樣時間間隔進行設(shè)定，設(shè)定24 小時自動采樣或手動采樣一次。

　　在模擬屏上顯示廠區(qū)平面圖和現(xiàn)場各個廠的排水情況。

2.3 遠程通訊功能

　　現(xiàn)場PCC 和中心監(jiān)控室通過電話線和調(diào)制解調(diào)器通訊。

　　系統(tǒng)由中心監(jiān)控室和11 個監(jiān)測站組成，結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　現(xiàn)場自動控制設(shè)備采用PCC 控制器，與中心監(jiān)控室通訊發(fā)送數(shù)據(jù)（日累計流量、閥門狀態(tài)），并具有故障報警、自動撥號等功能。

　　中心監(jiān)控室使用PCC 控制器作為主站，實現(xiàn)和現(xiàn)場通訊。同時通過RS232 口控制模擬屏的顯示，監(jiān)控計算機和PCC 控制器通訊，顯示各種數(shù)據(jù)、畫面，實現(xiàn)報表處理。

　　通訊協(xié)議：由于PCC 控制器具有開放性的編程方式，采用了自定義的協(xié)議。定義了包含現(xiàn)場狀態(tài)，中心控制命令的協(xié)議。
使用兩臺調(diào)制解調(diào)器，考慮到通訊站點較多，一臺用于發(fā)布主站通訊命令，另一臺用于獲取現(xiàn)場報警，從而保證了通訊的暢通。

3 系統(tǒng)配置

3.1 控制器選型

　　從可靠性、上位機接口、遠程通訊功能及計算機聯(lián)網(wǎng)等多方面考慮采用奧地利貝加萊公司的PCC 控制器。

　　其中主站使用存儲容量較大的2003 系列CP476，該控制器自帶1 個RS232 接口，用來編程和上位機通訊使用；再擴展3 個IF311 分別用來和兩個調(diào)制解調(diào)器，1 個模擬屏通訊。

　　現(xiàn)場控制器采用2003 系列CP474，該控制器自帶1 個RS232 接口，通過該接口和調(diào)制解調(diào)器通訊。

3.2 組態(tài)軟件

　　使用美國Iconics 公司的Genesis 組態(tài)軟件。

　　計算機通過使用奧地利貝加萊公司的OPC 軟件和Genesis 軟件實現(xiàn)畫面顯示、報警、報表等上位機功能。

3.3 模擬屏

　　采用馬賽克拼塊式模擬屏，顯示單元為LED、旋轉(zhuǎn)燈和數(shù)顯表。

　　當(dāng)現(xiàn)場某廠瞬時流量大于零時，LED 燈顯示為綠色；當(dāng)瞬時流量為零時，LED 燈顯示為紅色。

　　當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備運行時，旋轉(zhuǎn)燈開始旋轉(zhuǎn)，設(shè)備停止時，旋轉(zhuǎn)燈停止旋轉(zhuǎn)。

　　數(shù)顯表顯示日累計流量。

4 Modem 的通訊控制

(1) 報文

　　該系統(tǒng)的通訊協(xié)議是自定義的通訊協(xié)議。

　　本設(shè)計傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包長度是可伸縮的，包的結(jié)構(gòu)如下：

　　發(fā)送的數(shù)據(jù)分別包括3 個字節(jié)的幀頭和幀尾，以保證每次接收端都可以收到正確的報文。

(2) Modem 的選型

　　所有Modem 使用兼容賀氏指令集的聯(lián)想射雕通用型調(diào)制解調(diào)器。

(3) Modem 通訊控制

　　Modem通過AT 指令控制它在在線狀態(tài)、命令狀態(tài)、離線狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

(4) 通訊握手

　　在Modem 數(shù)據(jù)在線狀態(tài)下，進行數(shù)據(jù)握手。在該系統(tǒng)中中心監(jiān)控室的PCC 和現(xiàn)場PCC 都可以是通訊主站或通訊從站。當(dāng)中心監(jiān)控室發(fā)布命令時，中心監(jiān)控室的PCC 是通訊主站；當(dāng)現(xiàn)場PCC 報警時，現(xiàn)場的PCC 是通訊主站；各PCC 都處于待撥狀態(tài)，等候被呼叫。
當(dāng)數(shù)據(jù)在線狀態(tài)下，PCC 分析獲取的數(shù)據(jù)，并分析是否為正確的報文；當(dāng)報文正確時分析功能碼執(zhí)行操作。

5 上位機的操作界面

　　管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)操作界面如圖2 所示，可實現(xiàn)如下功能。
  在有系統(tǒng)報警時，畫面上可以顯示如下畫面：

　　當(dāng)按對應(yīng)報警時，可確認(rèn)解除報警。

　　系統(tǒng)接受如下報警：現(xiàn)場電源故障；閥門故障；流量超限；廠區(qū)反應(yīng)池pH 超限（在場區(qū)畫面上可以設(shè)定報警范圍）；停風(fēng)機；停閥門。

　　在如圖2 所示的畫面上可以在定點監(jiān)測時操作現(xiàn)場采樣閥：

圖2 一號監(jiān)測站監(jiān)控界面

在如圖3 所示的畫面中可以設(shè)定現(xiàn)場手動/自動采樣及采樣時間間隔。

圖3 設(shè)定畫面

先修改采樣時間間隔后，設(shè)置采樣間隔，再設(shè)置手動采樣/自動采樣，發(fā)布開始采樣命令。

圖4 設(shè)定畫面

采樣閥的操作：分為手動采樣、自動采樣。所有采樣命令必須在定點監(jiān)測時發(fā)出，手動采樣時現(xiàn)場設(shè)備只采集一次；自動采樣時每隔兩個小時采樣一次，共采樣一天，共12 次。

高級命令菜單（圖4）
[巡檢命令]：巡檢現(xiàn)場11 個泵站的實時狀態(tài)，后面的按鈕可以設(shè)定是否巡檢該站。
[日巡檢次數(shù)]：設(shè)定每天的巡檢次數(shù)，巡檢間隔時間計算方法24/日巡檢次數(shù)。
[昨日報表命令]：采集現(xiàn)場11 個泵站的昨日日累計流量，是否采集由設(shè)置巡檢站狀態(tài)決定。
[從站校時]：用主PCC 時間設(shè)定現(xiàn)場PCC 時間。
[刷新模擬屏]：強制刷新模擬屏一次。
[熱啟動]：主PCC 重新開始運行。
[冷啟動]：主PCC 重新開始運行，并清