摘要：介紹了奧地利貝加萊公司PCC 控制器在無錫市前洲鎮(zhèn)污水管網(wǎng)電話線遠程監(jiān)控中的應用。
　　關鍵詞：PCC；遠程控制系統(tǒng)
　　Abstract: This paper introduces the application of PCC in the control system of Qianzhou sewage network.
　　Key words: PCC；remote control system

　　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)的平均化學耗氧量COD，結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，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)控集中控制設備，PCC 除具有普通PLC 的控制特點外，還可以使用通用的調制解調器，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。參加控制的主要設備有：流量計、電動調節(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)場設備作單獨的操作。在計算機和現(xiàn)場設備撥號連通的情況下，設定自動采樣或手動采樣一次，采樣時間間隔可以設定；控制電動閥門開啟、關閉；對現(xiàn)場PCC 校時；采集現(xiàn)場流量數(shù)據(jù)及設備工作狀態(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)某廠是否超過設定日累計流量設定，由運行人員通知有關管理人員決定是否對該廠管道上的閥門遠程遙控關閉，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定，設定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制解調器通訊。
　　系統(tǒng)由中心監(jiān)控室和11 個監(jiān)測站組成，結構圖如圖1 所示。

        圖1 監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

　　現(xiàn)場自動控制設備采用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。
　　使用兩臺調制解調器，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 分別用來和兩個調制解調器，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，通過該接口和調制解調器通訊。
　　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、旋轉燈和數(shù)顯表。
　　當現(xiàn)場某廠瞬時流量大于零時，LED 燈顯示為綠色；當瞬時流量為零時，LED 燈顯示為紅色。
　　當現(xiàn)場設備運行時，旋轉燈開始旋轉，設備停止時，旋轉燈停止旋轉。
　　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，包的結構如下：
　　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。
　

報頭	功能碼	數(shù)據(jù)區(qū)或命令參數(shù)	CRC	報尾
#B#	ABC			#E#

　　(2) Modem 的選型
　　所有Modem 使用兼容賀氏指令集的聯(lián)想射雕通用型調制解調器。
　　(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：

        當按對應報警時，可確認解除報警。
　　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)反應池pH 超限（在場區(qū)畫面上可以設定報警范圍）；停風機；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定現(xiàn)場手動/自動采樣及采樣時間間隔。

　　圖3 設定畫面

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

　　圖4 設定畫面

　　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)，后面的按鈕可以設定是否巡檢該站。
　　[日巡檢次數(shù)]：設定每天的巡檢次數(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，是否采集由設置巡檢站狀態(tài)決定。
　　[從站校時]：用主PCC 時間設定現(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，并清除所有緩存。
　　6 結語
　　系統(tǒng)投入運行，使該污水處理廠的工作人員工作強度大大減輕，從原先的三十多個廠定期采樣，抄表改進為現(xiàn)在的自動采樣，自動抄表。污水處理廠獲取了每個平均COD 數(shù)據(jù)，流量數(shù)據(jù)，大大提高了該廠的經(jīng)濟效益和服務水平。

　　作者：（華東理工大學，上海 200237） 黎 冰
　　          （無錫創(chuàng)博科技有限公司，江蘇 無錫 214062） 劉金喜
　    作者簡介：黎冰（1972），女，河北人，華東理工大學自動化系教師，在職博士，研究方向控制理論及應用；
　　                劉金喜，男，安徽人，學士，無錫博電科技有限公司工業(yè)控制工程師，參加過市政、化工、冶金等多個行業(yè)過程自動化項目。