PLC通信網絡技術用于污水治理工程

論文類型	運營與管理	發表日期	2001-11-01
來源	《中國給水排水》2001年第11期
作者	黃澄,顧明海
關鍵詞	污水治理網絡技術 PLC SCADA
摘要	黃澄1，顧明海2 (1.上海市排水公司水環境公司，上海201203；2.上海市通華自動化工程有限公司，上海200001) 　　摘　要：介紹了開放型的PLC通信網絡技術在大型城市污水治理工程——上海污水治理二期工程SCADA系統中的應用，使該系統運用多級網絡成功地實現了大區域內的實時監控與管理。　　 ...

黃澄1，顧明海2
(1.上海市排水公司水環境公司，上海201203；2.上海市通華自動化工程有限公司，上海200001)

　　摘　要：介紹了開放型的PLC通信網絡技術在大型城市污水治理工程——上海污水治理二期工程SCADA系統中的應用，使該系統運用多級網絡成功地實現了大區域內的實時監控與管理。
　　關鍵詞：污水治理；網絡技術；PLC；SCADA
　　中圖分類號：X703
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)11-0046-02

1　工程概況

　　上海市污水治理二期工程設計排水量為170×10⁴ t/d，西起吳涇、閔行地區，東至長江，全長約42 km的大型城市污水收集、處理系統。整個工程造價約50億元人民幣，其中包括世界銀行貸款2.5億美元。工程范圍包括：浦西徐匯區、盧灣區的6個排水系統的截流設施、截流管及過江管；浦東地區趙家溝以南的陸家嘴、洋涇、花木等13個地區和新區城鎮的污水總管、中途泵站、污水處理廠、出口泵站及排放口等；龍華機場地區新辟建的住宅區；浦西黃浦江上游的吳涇、閔行地區。
　　為了在如此大范圍的區域實現實時監視和控制，SCADA(Supervision Control and Data Acquisition)系統應用了開放型的PLC通信網絡技術，根據現場實際情況和工藝要求，構成了多級網絡，使用廣域網和局域網相結合的技術，解決了遠程實時監視和控制的技術難點，為充分發揮污水治理二期工程的處理能力提供了優秀的計算機平臺基礎。

2　SCADA系統的特點

　　上海市污水治理二期工程SCADA系統是利用當今世界上成熟先進的技術，結合最新可靠的硬件和軟件產品所建立的開放的、多層次的、模塊化的、且具有擴充能力及容錯性的系統，具有中央監視和調度功能，集分布式數據采集、分層數據傳輸，多種顯示方式于一體。
　　系統硬件采用GE Fanuc公司的90系列PLC(Programmable Logic Controller)，配置有開放式的網絡通信平臺，支持串行通信、現場總線通信及以太網通信。以太網通信具有開放性、靈活性及可連接Internet實現遠程管理的優勢。
　　Cimplicity上位機監控軟件采用當前最先進的技術，它運行在Windows NT/95/98工作平臺,通過策略和畫面組態在上位機上實現對工業控制系統的監測與控制,具有動態畫面、事件觸發、報警、趨勢、報表輸出、歷史數據存儲等功能，能體現良好的通用性、靈活性、開放性，可靠性和性能價格比，軟件已經提供中文操作模式，系統采用了圖形用戶界面(GUI)為操作人員和系統開發人員提供監控環境，在這個環境中可以實現數據采集、數據處理、狀態監視、遠程控制、報警、趨勢、數據登錄和生成報表等基本功能。

3　系統的網絡結構

　　系統設有一座中央監控主站，在監控范圍內的各類泵站、污水處理廠均設有監控分站。遠期還將在上海市城市排水有限公司本部設立排水信息中心，作為中央監控主站的上級系統。
　　SCADA系統包括一個主站和34個分站。在中央監控系統中，采用GE Fanuc 90—30 PLC作為遠程通信終端(RTU)，分散式的Field Control I/O作為輸入輸出設備。
　　整個系統的網絡通信可分為三級：中控室網絡、數據采集網絡、就地PLC控制網絡。
3.1中控室網絡
　　采用100M/10M自適應以太網。網絡框圖如圖1所示。

3.2數據采集網絡
　　采用輪詢下的逢變則報IEC870—5協議，由通信控制器和遠程通信終端(RTU)通信。
　　每個RTU站均具有2條不同媒質的通信通道，可實時切換。通信媒質具有4類：①窄帶無線電數據傳輸網絡；②數字數據網絡(DDN)；③撥號電話網絡；④直接電纜連接通信。
　　主站控制冗余通信信道的切換，從站根據主站的詢問來回答。主站掌握通信的主動權，從站回答時采用逢變則報的方法，減少了數據通信量，提高了速度。平時，主站用輪詢方式采集數據。當主站需要下發控制命令時，中斷當前輪詢過程，直接下發控制命令。因此，控制命令下發時間僅以毫秒計。圖2～5分別表示了中控室與RTU間通過各種通信媒質的工作方式。