摘  要： 根據(jù)云南某化工廠污水處理工藝要求,，提出了基于CITECT監(jiān)控軟件和OMROM PLC的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的三級結構,，監(jiān)控層由一臺工程師站計算機和兩臺操作員站計算機組成,，過程控制層主要由OMROM C200H系列的PLC C200HG-CPU63組成，數(shù)據(jù)采集層是各種現(xiàn)場控制設備,。在對CITECT上位機監(jiān)控軟件簡單介紹之后,，詳細介紹了基于CITECT的監(jiān)控系統(tǒng)的設計步驟。在此基礎上,，論述了基于Citect的污水處理計算機監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)及與數(shù)據(jù)庫的通信,。
關鍵詞： 污水處理；CITECT,；監(jiān)控系統(tǒng),；PLC

　我國是一個水資源短缺的國家，人均淡水資源是世界人均量四分之一,，我國已經(jīng)被聯(lián)合國列入了13個世界人均水資源短缺的國家之一,。水資源問題已成為保證我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的根本問題之一，隨著工業(yè)經(jīng)濟的高速發(fā)展,，大部分的水資源已經(jīng)遭到了不同程度的污染,，而工業(yè)污水的排放是水資源遭到污染的主要原因。為適應經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平不斷提高的要求,，在工廠興建自動化程度高的污水處理工程已刻不容緩,。據(jù)此云南玉溪某化工廠于2009年底決定建造符合國家化工廠污水排放標準的污水處理系統(tǒng)，本文結合該廠的污水處理工藝,，選用CITECT作為上位計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)工具,，并給出了具體的設計與實現(xiàn)方法。
　該污水處理廠污水處理工藝采用傳統(tǒng)的活性污泥法,，工藝流程圖如圖1所示,。該工藝在我國已有多年的應用歷史，積累了豐富的設計和管理經(jīng)驗,，穩(wěn)定可靠,，并已形成完備的配套設備。

1 系統(tǒng)簡介
1.1 監(jiān)控系統(tǒng)的設計目標
?。?）頁面的動態(tài)顯示,，以動態(tài)圖形的方式直觀地顯示現(xiàn)場各種設備的運行狀態(tài)。
?。?）完成對現(xiàn)場主要控制設備的啟動/停止的控制和運行狀態(tài)的檢測,，像閥門、水泵和攪拌機等,。
?。?）監(jiān)測主要模擬量的值，來自現(xiàn)場的各種變送器通過模/數(shù)轉換,，把現(xiàn)場的各種物理量通過顯示器顯示結操作員,。如pH值,、DO濃度和液位等。
?。?）對現(xiàn)場的各種異常情況做報警處理,，如各種設備故障，液位的超限等,。
?。?）把各種實時信息進行歷史數(shù)據(jù)庫存儲，并把各種信息歸檔整理,，以便通過分析這些數(shù)據(jù)對整個系統(tǒng)進行改進。
?。?）對關鍵的數(shù)據(jù)值以趨勢圖的形式顯示給用戶,，用戶可以根據(jù)趨勢圖直觀地判斷設備的運行情況。
1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結構
　污水處理計算機監(jiān)控系統(tǒng)的整個結構分為三層,。底層是數(shù)據(jù)采集層,，由各種現(xiàn)場控制設備組成包括風機、攪拌器,、水泵,、閥門、pH計,、DO濃度儀和COD儀等等,，主要完成現(xiàn)場狀態(tài)的檢測和數(shù)據(jù)的采集。中間為過程控制層,，主要由PLC等智能設備組成,，PLC按事先已編好的程序根據(jù)現(xiàn)場獲得的參數(shù)使現(xiàn)場的設備按照工藝要求自動運行。PLC還負責將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送的上位監(jiān)控層進行集中控制,，同時把監(jiān)控層發(fā)出的控制命令傳達給現(xiàn)場設備,。最上層為上位監(jiān)控層，主要由各個操控室和工程師站的計算機和安裝其上的組態(tài)軟件構成,，通過組態(tài)軟件實現(xiàn)對現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的監(jiān)控,，并產(chǎn)生報警、趨勢圖和報表系統(tǒng),。
　本系統(tǒng)采用“PLC+上位機”的控制方式,，系統(tǒng)選用歐姆龍C200H系列的PLC C200HG-CPU63，上位機安裝了Citect 6.0監(jiān)控軟件,，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的操作,，數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，系統(tǒng)共有200多個數(shù)字量輸入/輸出點和40多個模擬量輸入/輸出通道,。PLC和上位機以串行的方式通信,，通過RS-232通信接口和XW2Z-500S-CV電纜連接,，采用Sysmac way協(xié)議。該廠污水處理計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結構圖如圖2所示,。在數(shù)據(jù)采集層是各種水泵,、閥門、各種傳感器和變頻器等現(xiàn)場設備,，這些設備采集的現(xiàn)場實時信號通過各種現(xiàn)場總線送入過程控制層的PLC,，在PLC中完成對各種數(shù)據(jù)的存儲和處理，并把結果通過RS-232通信接口送入上位機進行顯示,，同時PLC接收上位機的控制信號控制現(xiàn)場設備按照指定的要求運行,。

2 CITECT組態(tài)軟件簡介
　Citect是世界領先的SCADA產(chǎn)品，是基于Windows平臺上的工業(yè)軟件系統(tǒng),，Citect6.0監(jiān)控軟件將現(xiàn)場各分系統(tǒng)的運行狀態(tài)形象,、直觀、實時地顯示在控制室的計算機上,，使操作員在控制室能實時獲得現(xiàn)場信息并對污水處理的各個運行過程進行管理,，提高了控制效率和效果。
　Citect作為一個優(yōu)秀的工控組態(tài)平臺,，用戶使用簡單,，組態(tài)方便靈活。CITECT支持強大的通信協(xié)議,，提供100多種通信驅(qū)動程序,，幾乎能和所有的I/O設備通信。自帶的圖形庫提供了大量的工業(yè)設備和儀表圖符,，大大節(jié)省了設計者的開發(fā)時間,。歷史趨勢和報警功能使用戶可以在線分析各種設備參數(shù)的變化情況，并及時做出相應的控制,。
3 污水處理上位監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)
3.1上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設計步驟
?。?）創(chuàng)建工程并建立通信
　首先在Citect Explorer環(huán)境下建立一個名為污水處理的新工程，并根據(jù)Express Communication Wizard設置與PLC的通信,，按照向?qū)е鸩降亩x：I/O Server→Boards→Ports→I/O Devices,，在定義過程中可以設定設備及地址、通信協(xié)議和通信速率等,。
?。?）定義變量標簽
變量標簽是在I/O Devices和Citect I/O Server之間傳輸數(shù)據(jù)的，每一個變量標簽都有特定的名字,，一個數(shù)據(jù)類型,，一個地址和一個相關的I/O Device。根據(jù)PLC中的變量和監(jiān)控畫面的需求快速定義系統(tǒng)需要使用的所有變量。
?。?）繪制圖形頁面
　圖形頁面是Citect系統(tǒng)的主要組件之一,，是現(xiàn)場操作人員的人機接口，被設計用來顯示數(shù)據(jù)并接收操作員的輸入,。在頁面中繪制所需的對象并添加對象的靜,、動態(tài)屬性以及命令和控制。
?。?）組態(tài)報警并創(chuàng)建報警頁面
　Citect報警系統(tǒng)對設備進行實時檢測,、當設備出錯時向操作人員報警，保護昂貴的設備,。
根據(jù)現(xiàn)場設備組態(tài)各種數(shù)字量報警,，模擬量報警和Citect硬件報警。
?。?）組態(tài)趨勢頁面
　趨勢頁面讓變量過去和當前的變化趨勢一目了然,，形象直觀地了解設備的運行情況。通過創(chuàng)建趨勢變量標簽來添加趨勢,，并為趨勢變量定義所需的歷史文件,。根據(jù)趨勢模板來創(chuàng)建趨勢頁面,。
?。?）編寫Cicode程序與數(shù)據(jù)庫通信
在Cicode編程環(huán)境中通過SQL函數(shù)，利用ODBC驅(qū)動程序為接口來訪問SQL數(shù)據(jù)庫,。
3.2 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)
　根據(jù)污水處理工藝流程和各種設備的控制要求,，上位機監(jiān)控系統(tǒng)的主畫面如圖3所示。主畫面的左半部分是污水處理過程的模擬頁面,，而右半部分是菜單項,，根據(jù)菜單項可以看出，整個監(jiān)控系統(tǒng)由調(diào)節(jié)池,、預反應器,、吹脫塔中和池、生化池,、緩沖池,、趨勢頁面、報警頁面和PID控制頁面組成,。模擬頁面真實地反應了污水處理過程的處理工藝,，在該頁面上操作者可以實現(xiàn)污水處理工藝流程和控制各種設備。

　為了實現(xiàn)企業(yè)信息的集成以及信息的Web頁面的發(fā)布,，利用ODBC驅(qū)動程序建立Citec和SQL數(shù)據(jù)庫的通信,，把現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)存入SQL數(shù)據(jù)庫。在計算機控制面板→管理工具→ODBC數(shù)據(jù)源中建立名為WSproc的Citect driver數(shù)據(jù)源，通過ODBC接口與計算機中名為WSproc.mdf的SQL數(shù)據(jù)庫連接,。Citect的Cicode編程代碼如下：
FUNCTION Condabase（）
INT hSQL,；
hSQL=SQLConnect（"DSN=WSproc"）；
IF hSQL<>-1 THEN
     ……
       ……
          SQLDisconnect（hSQL）,；
ELSE
         Message（"Error",，SQLErrMsg（），48）,；
END
　本文以云南某化工廠污水處理系統(tǒng)為背景來探討污水處理計算機控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn),。該化工廠是一家以生產(chǎn)尿素、碳銨為主的化工企業(yè),，每年大量污水的排放直接影響了化工廠周邊人民的生產(chǎn)和生活環(huán)境,。為了實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，加強環(huán)境治理,、推行環(huán)保措施,、消除水污染源，在該化工廠內(nèi)建立自動化程度高,、污水處理效果穩(wěn)定的計算機控制系統(tǒng)是一項非常具有現(xiàn)實意義的工程,。該監(jiān)控系統(tǒng)自從投入運行后，系統(tǒng)進行穩(wěn)定,。日處理污水達到了12 000 m3/d,，最終實現(xiàn)了環(huán)保和經(jīng)濟效益的雙贏局面。
參考文獻
[1] 王錦標．計算機控制系統(tǒng)[M]．北京：清華大學出版社,，2004.
[2] 陳兆波,，任月明．污水處理廠測量、自動控制與故障診斷[M]．北京：化學工業(yè)出版社,，2009.
[3] 王海瑞,，寧炳功．OMRON PLC網(wǎng)絡技術的研究及應用[J]．計算機自動測量與控制，2001（9）.
[4] 張惠生．OMRON PLC網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn)．北京建筑工程學院學報[J].2005,，21（2）：44-47.
[5] 王輝,，張亞妮，徐江偉．歐姆龍系列PLC原理及應用[M].北京：人民郵電出版社,，2009.