摘要：介紹了PLC三層通信網(wǎng)絡在大型城市污水處理監(jiān)控系統(tǒng)—青島市污水處理監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，成功的實現(xiàn)了大區(qū)域的實時監(jiān)控和管理。 關鍵詞：污水處理 ；;三層網(wǎng)絡技術 ；歐姆龍可編程控制器 ；組態(tài)軟件 Abstract: This article introduce PLC three floor communications network. The network is applied in disposal and control system of large-scale city sewage of Qingdao , which achieves real time observation and supervise in large region. Keywords: sewage disposal, three floor network technology, OMRON PLC, configuration software. [align=center]Automatization control information network in sewage disposal based on OMRON PLC Wang Lei-yong Zhang Tian-kai （Vehicle and traffic College, Qingdao Technological University Shandong Qingdao 266033）[/align] 1. 污水處理監(jiān)控程序概況 青島市污水處理廠處理工藝采用國際上比較先進的SBR活性污泥法﹑信息與自動化工程采用二級分布式計算機控制管理系統(tǒng)方案。這種結構可使生產過程中的信息能夠集中管理，以實現(xiàn)整體操作和管理；同時也可使生產過程中的控制危險系數(shù)降低，提高系統(tǒng)的可靠性。 整個系統(tǒng)分成兩個管理級：上位管理級和現(xiàn)場管理級，具體為由中央控制室操控站（OPS）和上層管理計算機組成的上位管理級，和由現(xiàn)場各分控站PLC及分布式I/O控制系統(tǒng)與現(xiàn)場在線測量儀表組成的現(xiàn)場管理級?，F(xiàn)場各種數(shù)據(jù)通過PLC及遠程I/O采集，并通過現(xiàn)場高速數(shù)據(jù)總線傳送到中央控制操作站進行集中監(jiān)視和管理。中央控制室主機的控制命令也可通過高速總線傳送到現(xiàn)場PLC的測控終端，實施各單元的分散控制。 2. OMRON三層通信網(wǎng)絡的結構 與傳統(tǒng)的工廠控制體系相比，OMRON公司自動化系統(tǒng)提供了高效的﹑開放的網(wǎng)絡體系結構，將以前工廠到設備的五層機構簡化為三層：管理層﹑控制層和設備層。管理層網(wǎng)絡采用Ethernet網(wǎng)絡；控制層網(wǎng)絡采用Controller Link網(wǎng)絡；設備層網(wǎng)絡采用DeviceNet網(wǎng)絡，形成了具有優(yōu)異通信功能的三層網(wǎng)絡，如圖1所示。 [align=center] 圖1 OMRON PLC網(wǎng)絡的三層體系結構[/align] DeviceNet網(wǎng)絡用于實現(xiàn)現(xiàn)場設備（開關﹑I/O和人機界面等）與PLC之間的通信；Controller Link網(wǎng)絡處于三層網(wǎng)絡的中間，它主要負責對處在中間層的各個控制器（PLC等）之間進行數(shù)據(jù)的傳送和控制；Ethernet網(wǎng)絡（以太網(wǎng)）實現(xiàn)PLC﹑工作站﹑個人計算機以及第三方Ethernet之間的數(shù)據(jù)通信。 3.1網(wǎng)絡拓撲結構 根據(jù)青島市污水處理工藝的控制要求，OMRON網(wǎng)絡系統(tǒng)，以OMRON公司高性能的CS1系列可編程序控制器為核心，構建污水處理自動化控制信息網(wǎng)絡：管理層網(wǎng)絡﹑控制層網(wǎng)絡和設備層網(wǎng)絡。如圖2所示。 [align=center] 圖2 污水處理自動化控制信息網(wǎng)絡[/align] 3.2功能配置 3.2.1管理層 管理層是系統(tǒng)的核心，完成對污水處理過程各部分的管理和控制，并實現(xiàn)廠級的辦公自動化。管理層還提供系統(tǒng)人機交互界面并與廠管理層溝通，是整個系統(tǒng)與外界信息交換的窗口。管理層的各臺計算機具有相互通信的功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享，以及共享一些昂貴的硬件和軟件資源。 管理層采用客戶/服務器的體系結構。服務器配有大型網(wǎng)絡關系的數(shù)據(jù)庫，如Oracle、Sybase等，實現(xiàn)開放、分布式數(shù)據(jù)庫管理方式的要求。中央控制室的服務器具有遠程控制操作功能、顯示功能、數(shù)據(jù)管理功能、數(shù)據(jù)處理功能、報警功能、報表功能、通信功能和冗余功能。 管理層采用雙冗余的Ethernet網(wǎng)絡，負責中央控制室的服務器、操作站和工程師站與四個主控站PLC的通信，以及各主控站之間數(shù)據(jù)的傳輸。 3.2.2控制層 控制層是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的關鍵，其主要功能是接收管理層設置的參數(shù)和命令，對污水處理生產過程進行控制，將現(xiàn)現(xiàn)場參數(shù)如壓力、流量、溫度、PH、等數(shù)據(jù)上傳，輸送到管理層。 控制層采用Controller Link網(wǎng)絡，用于主站PLC與各分站PLC之間的通信。OMRON公司的Controller Link網(wǎng)絡采用N:N令牌總線或光纖環(huán)網(wǎng)，從而提高了對網(wǎng)絡故障的處理能力，不會因網(wǎng)絡節(jié)點故障而使整個網(wǎng)絡停止運行。它的通信速率恒定為2Mb/s，最大節(jié)點數(shù)為62個，采用光纖通信時最大距離為30千米。 在各個節(jié)點，PLC主站的控制任務具有相對獨立性，但又需要與其它主控站任務聯(lián)系。選用數(shù)據(jù)鏈接和報文服務方式來實現(xiàn)PLC間的通信。 3.2.3設備層 本系統(tǒng)在初沉泵房與第一分控站之間少量的采用了Composbus/D的現(xiàn)場總線，構成了遠程I/O系統(tǒng)。Composbus/D采用公開的DeviceNet總線協(xié)議，通信速率為500kb/s、250kb/s、150kb/s可切換，無中繼的通信距離為500m。現(xiàn)場儀表直接連到DeviceNet網(wǎng)絡。 PLC的選擇 根據(jù)需要，四個主控站選擇OMRON公司的CS1或CJ1系列。各現(xiàn)場控制站也采用了OMRON公司的CS1或CJ1系列。PLC的輸入輸出控制點均留有20℅以上的容量，為提高抗干擾能力，PLC柜內裝有隔離變壓器。此外每個PLC都連接了一臺圖形方式的人機交互觸摸屏，便于工人在現(xiàn)場對設備進行操作。 4. 上位機管理控制系統(tǒng) 中央控制室的上位計算機和現(xiàn)場控制站組成了一個環(huán)形光纖網(wǎng)絡系統(tǒng)，它負責監(jiān)控全場污水處理過程和設備運行狀況。上位機可以調用各現(xiàn)場站的全部運行信息，在中央控制室可以控制現(xiàn)場主要設備的停止和啟動。 上位計算機管理控制系統(tǒng)設置工程師站和操作站，工程師站的專用計算機以流行的SCADA軟件作為系統(tǒng)控制軟件，內部集成VBA，可離線或對整個監(jiān)控系統(tǒng)進行組態(tài)和參數(shù)修改等來實現(xiàn)對工業(yè)控制系統(tǒng)的檢測和控制。能體現(xiàn)良好的通用性、靈活性、開放性、可靠性和高性價比。系統(tǒng)采用了圖形用戶界面（GUI）為操作人員和系統(tǒng)開發(fā)人員提供監(jiān)視環(huán)境。在這個環(huán)境可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、遠程控制、報警、數(shù)據(jù)登陸和生成報表等基本功能。另外工程師站可以安裝PLC編程軟件，通過網(wǎng)絡通信，程序可以方便地通過控制網(wǎng)絡Controller Link網(wǎng)絡分別下載到制定地現(xiàn)場控制站PLC，以便在調試過程中隨時修改程序。操作員可以通過操作站的計算機實時監(jiān)視全廠工藝參數(shù)變化、設備運行、故障發(fā)生等情況，并進行多種模式操作，同時負責日常報表打印、事故打印和數(shù)據(jù)記錄等。 5. 結束語 本信息網(wǎng)絡在實際運行過程中基本上沒有出現(xiàn)大的故障，在滿足檢測和控制功能的基礎上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)控、信息共享和數(shù)據(jù)庫的管理。提高了自動管理水平和經(jīng)濟效益。實現(xiàn)了管理和控制的一體化，取得了期望的結果。