水廠智慧水務(wù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

一般的自控系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分。下位機(jī)一般由PLC及相關(guān)電器柜組成，負(fù)責(zé)實(shí)地的控制運(yùn)行；上位機(jī)一般由組態(tài)軟件及計(jì)算機(jī)組成，負(fù)責(zé)上層的監(jiān)視和控制。故在最初的方案設(shè)計(jì)時(shí)按照常規(guī)，采用了上位機(jī)+下位機(jī)的方案。但是考慮到該水廠并無(wú)全廠DCS系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)情況，作為一個(gè)簡(jiǎn)單獨(dú)立的系統(tǒng)為其配置單獨(dú)的上位機(jī)似乎意義不大。

因?yàn)樯衔粰C(jī)具有三種功能：

第一是遠(yuǎn)程控制桁車，即在控制室操作按鍵來(lái)控制桁車的運(yùn)行。

第二是監(jiān)視桁車運(yùn)行，即在電腦畫面上監(jiān)視桁車運(yùn)行。

第三是桁車運(yùn)行組合編程。

上位機(jī)的唯一優(yōu)勢(shì)是運(yùn)行組合編程，涉及復(fù)雜的操作，上位機(jī)比較占有優(yōu)勢(shì)。但組建上位機(jī)還需涉及無(wú)線通訊和控制臺(tái)計(jì)算機(jī)，組態(tài)軟件購(gòu)置等成本，故決定將運(yùn)行組合編程模式集成在現(xiàn)場(chǎng)操作箱上以實(shí)現(xiàn)低成本目標(biāo)。

水務(wù)行業(yè)在建立自控系統(tǒng)時(shí)一般采用上位機(jī)下位機(jī)相結(jié)合的方式。上位機(jī)一般采用組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，下位機(jī)一般采用嵌入式計(jì)算機(jī)，例如PLC等。一般使用以太網(wǎng)進(jìn)行通信，也有采用移動(dòng)式設(shè)備通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

目前，上位機(jī)的發(fā)展朝著簡(jiǎn)單化和傻瓜化方向發(fā)展，提供的組態(tài)模塊越來(lái)越多，越來(lái)越有用，組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)和判斷方式也越來(lái)越智能化。國(guó)產(chǎn)的組態(tài)軟件使用較多的是組態(tài)王，而國(guó)外品牌流行的更多，在水行業(yè)中，Intouch，Ifix等使用較多。

組態(tài)軟件本質(zhì)上是一種傻瓜化的編程方式，它的本意是讓工藝工程師可以使用編程，所用到的語(yǔ)句和函數(shù)都是十分的簡(jiǎn)單。只要懂得水處理工藝，就能使用它來(lái)實(shí)現(xiàn)工程師的意圖。但是在實(shí)際的操作過程中，這種美好的想法并不存在。過于依賴于外包服務(wù)團(tuán)隊(duì)的水務(wù)企業(yè)弱化了基本的技能培訓(xùn)。一方面，對(duì)于生態(tài)企業(yè)來(lái)說是多了一份市場(chǎng)，另一方面，對(duì)于水務(wù)企業(yè)來(lái)說，于自身的發(fā)展十分不利。

而下位機(jī)PLC的發(fā)展趨勢(shì)是越來(lái)越集成化，PLC朝著PC構(gòu)架發(fā)展，集成的功能也越來(lái)越多，很多需要在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能在PLC上亦可以實(shí)現(xiàn)。而隨著現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的推出，上位機(jī)到下位機(jī)的穿透力也越來(lái)越強(qiáng)。

基于現(xiàn)場(chǎng)總線上的控制稱為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱FCS。但是現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)實(shí)在太多，除了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)外，還存在歐洲標(biāo)準(zhǔn)以及一些大公司的標(biāo)準(zhǔn)等，互相之間的操作性不好。根據(jù)考察報(bào)告反映，國(guó)外同行存在多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)并存的情況，而且互相之間的操作也不是很好。現(xiàn)場(chǎng)總線的理想方式一般在同種品牌，同種協(xié)議的情況下實(shí)現(xiàn)的較好，在跨品牌和跨協(xié)議上的效果就遜色多了。

現(xiàn)在FCS應(yīng)用中一般都將現(xiàn)場(chǎng)總線作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)，而將以太網(wǎng)作為自己的控制網(wǎng)絡(luò)。和現(xiàn)場(chǎng)總線相比，以以太網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)信息通信技術(shù)，以其協(xié)議簡(jiǎn)單、完全開放、穩(wěn)定性和可靠性好，得到了廣泛的技術(shù)支持。以太網(wǎng)具有應(yīng)用廣泛，資源豐富；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活；通信速率高，數(shù)據(jù)通過能力強(qiáng)；與其它網(wǎng)絡(luò)連接容易，多種操作系統(tǒng)支持等優(yōu)點(diǎn)。