【正文】 的 Rslinx 中。③ 數(shù)據(jù)處理通過通信采集到的原始數(shù)據(jù)并非水廠檢驗(yàn)的實(shí)際參數(shù)，要想獲得報(bào)表中的各類參數(shù)，需對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)作一步處理?？蛻舳丝蛻舳艘獙?shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，氣浮報(bào)表的自動(dòng)生成系統(tǒng)和水質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。 客 戶 端 氣 浮 報(bào) 表 生 成 系 統(tǒng) 水 質(zhì) 評(píng) 價(jià) 系 統(tǒng) 圖 客戶端功能框架 本章小結(jié)本章首先介紹了自來水處理的工藝流程，研究了水廠的自控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，確定了本系統(tǒng)的功能需求。本章結(jié)合了水廠原有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和數(shù)據(jù)的傳輸機(jī)制，采用基于 OPC 的通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器與各 PLC 控制站之間的通信，并將其中的運(yùn)行參數(shù)、水質(zhì)、水位等值采集到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，針對(duì)采集的各類原始數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，得到水廠需要的參數(shù)值。它采用典型的Client/Server 模式，由硬件廠商和專門的公司完成一套統(tǒng)一 OPC 接口的標(biāo)準(zhǔn) Server程序。DCOM是 COM 技術(shù)在分布式計(jì)算領(lǐng)域的擴(kuò)展，使 COM 可以支持在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、Inter 中不同的計(jì)算機(jī)中的對(duì)象之間進(jìn)行通訊。它把軟件開發(fā)商與硬件供應(yīng)商分開，在設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)源和客戶之間建立聯(lián)系，為解決統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)問題提供了方案 [48]。在 OPC 中，數(shù)據(jù)是以組為單位進(jìn)行傳輸?shù)摹？蛻艨梢詫?duì)組進(jìn)行讀寫, 也可以設(shè)置客戶端數(shù)據(jù)的更新頻率。在一個(gè) Server里，可以創(chuàng)建若干個(gè)組。OPC規(guī)范定義了兩類組對(duì)象，即公共組和局部組。在每一個(gè)組對(duì)象中，客戶可以根據(jù)需要添加多個(gè)OPC的數(shù)據(jù)項(xiàng)。在一個(gè)數(shù)據(jù)組中，客戶可以添加多個(gè)OPC的數(shù)據(jù)項(xiàng)?？蛻舳顺绦蜃x取數(shù)據(jù)有兩種方式：同步和異步。異步通訊時(shí)，OPC 的客戶端向其服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求后便立刻返回，客戶端可以進(jìn)行其他操作，不用等待服務(wù)器對(duì)它的響應(yīng)，待 OPC 服務(wù)器完成響應(yīng)后，再通知OPC 客戶端。因此，所有的操作員站都裝有 Rslinx 軟件，操作員站與服務(wù)器之間的通信采用OPC 技術(shù)。Rslinx 軟件還支持多個(gè)應(yīng)用程序可同時(shí)與處于不同網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備實(shí)現(xiàn)通訊。Rslinx 還能夠?yàn)橛脩籼峁┒鄠€(gè)網(wǎng)絡(luò)、本地工作站和DDE/OPC 性能診斷工具，便于進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和故障排錯(cuò)。 Rslinx的客戶程序可以通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入Rslinx Classic Gateway的驅(qū)動(dòng)程序中。在服務(wù)器中裝好 Rslinx 通信軟件，下面介紹如何配置 Rslinx，實(shí)現(xiàn)與中心控制室的三臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。建立 OPC Topic：在 DDE/OPC 選項(xiàng)里選擇“Topic configuration”,在左側(cè) Topic 水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)19List 里點(diǎn)擊 New 按鈕，新建 8 個(gè) Topic，分別為 PLC1PLC8。圖 Rslinx 截圖圖 Rslinx 中讀取 PLC 的標(biāo)簽值 OPC 客戶端的開發(fā)開發(fā)OPC客戶端應(yīng)用程序，提供了一種讀取其服務(wù)器中數(shù)據(jù)的方法，這樣就可以實(shí)現(xiàn)獲取該系統(tǒng)內(nèi)所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的數(shù)據(jù)。水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)20定義 、 創(chuàng)建一個(gè)O P C S e r v e r 對(duì)象建立與 O P C S e r v e r對(duì)象的連接定義并添加 O P C G r o u p 對(duì)象并設(shè)置其相關(guān)屬性定義并添加 O P C I t e m 對(duì)象并設(shè)置其相關(guān)屬性同步讀取變化的標(biāo)簽值清除 O P C S e r v e r釋放資源斷開 O P C S e r v e r 對(duì)象的連接移除 O P C G r o u p 對(duì)象移除 I t e m 對(duì)象將標(biāo)簽值讀取到數(shù)據(jù)庫 客戶端程序的工作流程圖將水廠中運(yùn)行在凈化車間、加氯間及加氨中待檢測(cè)的數(shù)據(jù)分成兩類，即瞬時(shí)量和累計(jì)量。針對(duì)累計(jì)量，本文采取每小時(shí)讀取一次，并將相鄰兩個(gè)小時(shí)的結(jié)果作差得到這一參數(shù)這個(gè)小時(shí)的值。 水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)簽表參數(shù) 標(biāo)簽 PLC 值存儲(chǔ)類型 更新時(shí)間A 線 [PLC1]P1_DM[4].REP[0] 瞬時(shí)量 5 分鐘進(jìn)水室溫度B 線 [PLC1]P1_DM[14].REP[0] 瞬時(shí)量 5 分鐘A 線 [PLC1]P1_DM[1].REP[0] 瞬時(shí)量 5 分鐘原水電導(dǎo)率B 線 [PLC1]P1_DM[11].REP[0] 瞬時(shí)量 5 分鐘A 線 [PLC1]P1_DM[2].REP[0] 瞬時(shí)量 5 分鐘原水 PH 值B 線 [PLC1]P1_DM[12].REP[0] 瞬時(shí)量 5 分鐘A 線 [PLC1]P1_DM[3].REP[0] 瞬時(shí)量 5 分鐘原水濁度B 線。OPC客戶端應(yīng)用軟件將根據(jù)表中標(biāo)簽位置獲取該參數(shù)值。累計(jì)量包括：原水水量、反沖洗污水流量、DAF污泥流量等。OPC客戶端和其服務(wù)器之間的交互為：創(chuàng)建OPC 服務(wù)器對(duì)象并建立連接；添加組和項(xiàng)；讀取數(shù)據(jù)。配置好的 Rslinx 如圖 所示。點(diǎn)擊右側(cè) Browse 按鈕，Host Name 和 IP。這就允許了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)入到應(yīng)用軟件進(jìn)行顯示等操作，同時(shí)也可以從監(jiān)控計(jì)算機(jī)中設(shè)置某個(gè)單獨(dú)參數(shù)或者下載數(shù)據(jù)到其所支持的設(shè)備中。所以，在一臺(tái)裝有 Rslinx 通信軟件的電腦上，就可以訪問 AB 公司的三層網(wǎng)絡(luò)，即以太網(wǎng)（Ether ） 、控制網(wǎng)（Control ）和設(shè)備網(wǎng)（ Device ）內(nèi)的所有可識(shí)別的設(shè)備，并對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行所有操作。在 Rslinx 軟件中集中了許多設(shè)備配置與監(jiān)視工具，用戶可通過鼠標(biāo)選取與點(diǎn)擊所需的設(shè)備就可以完成需要的操作。操 作 員 站 操 作 員 站操 作 員 站服 務(wù) 器 客 戶 端EtherNtContrlNetRSLINXRSLINX RSLINX圖 通信結(jié)構(gòu)圖 OPC 服務(wù)器水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)18Rslinx 簡介Rslinx 是一種通訊服務(wù)軟件，該軟件的使用為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接 Rockwell 軟件提供了服務(wù)，Rockwell 軟件包括 RSLogixRSSql 和 RSView32 等。 通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制水廠的通信系統(tǒng)采用 OPC 的客戶端/服務(wù)器模式，通過讀取本地 OPC 服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。因此在進(jìn)行同步通訊的時(shí)候，如果有大量數(shù)據(jù)需要同時(shí)操作或是有很多 OPC 的客戶端對(duì)其服務(wù)器進(jìn)行操作時(shí)，就會(huì)對(duì) OPC 的客戶端造成阻塞。定制接口效率較高，客戶可以通過此接口，將 OPC 服務(wù)器的性能最好的發(fā)揮出來，一般采用高級(jí)語言編程的水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)17客戶都會(huì)使用定制接口方案；使用 VB 編程語言的客戶一般會(huì)選擇自動(dòng)化接口，自動(dòng)化接口所提供的是自動(dòng)平臺(tái)配置以及存取過程控制中數(shù)據(jù)的接口，該接口的使用使得客戶的應(yīng)用程序變得簡單。OPC客戶都是通過它的數(shù)據(jù)項(xiàng)來完成對(duì)設(shè)備寄存器的各種操作的。公共組對(duì)連接到服務(wù)器上的所有應(yīng)用程序均有效，而局部組只對(duì)建立它的客戶有效。OPC的組對(duì)象為客戶提供一種組織數(shù)據(jù)的方法，它是應(yīng)用程序中組織數(shù)據(jù)的單位。服務(wù)器對(duì)象：它包含一個(gè)服務(wù)器中所有的信息，同時(shí)它也作為組對(duì)象的容器。 Event 報(bào)警和事件規(guī)范 提供各種報(bào)警事件機(jī)制Historical Data Access歷史數(shù)據(jù)訪問規(guī)范 提供通用的歷史數(shù)據(jù)引擎Batch 批量過程規(guī)范 提供存取實(shí)時(shí)批量數(shù)據(jù)和設(shè)備信息的方法Security 安全性規(guī)范 提供專門機(jī)制保護(hù)敏感數(shù)據(jù)OPC XML DA 過程數(shù)據(jù)的 XML規(guī)范對(duì)于使用 XML 暴露現(xiàn)場(chǎng)層數(shù)據(jù)提供了靈活、穩(wěn)定的原則和格式不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中。Server 對(duì)象負(fù)責(zé)創(chuàng)建和管理 Group、管理 Server 內(nèi)部的狀態(tài)信息，瀏覽服務(wù)器內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，將服務(wù)器中的錯(cuò)誤譯成描述性的語句等。由于 COM 技術(shù)的語言無關(guān)性，在實(shí)現(xiàn)時(shí)并不需要特定的語言及操作系統(tǒng)，只要依照 COM 規(guī)范進(jìn)行開發(fā)即可 [47]。OPC 技術(shù)的本質(zhì)是采用了 COM/DCOM（組件對(duì)象模型/分布式組件對(duì)象模型）技術(shù)。OPC 基金會(huì)的成立，對(duì)于 OPC 規(guī)范的制定和管理有了更好的制度 [45,46]。其中，服務(wù)器模塊設(shè)計(jì)主要包括基于OPC 通信技術(shù)的數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)庫模塊及數(shù)據(jù)處理模塊，客戶端模塊設(shè)計(jì)主要完成氣浮報(bào)表的自動(dòng)生成功能及水質(zhì)評(píng)價(jià)功能。氣浮報(bào)表自動(dòng)生成系統(tǒng)，通過對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用從而實(shí)現(xiàn)報(bào)表的顯示與導(dǎo)出，并根據(jù)查看報(bào)表操作人員的權(quán)限，設(shè)置不同的登錄頁面以及查詢功能。根據(jù)各類型報(bào)表，針對(duì)不同的報(bào)表采用不同方法對(duì)月報(bào)表進(jìn)行處理，具體實(shí)現(xiàn)本文將在相應(yīng)章節(jié)給出。水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)14② 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)根據(jù)功能需求中設(shè)計(jì)的報(bào)表方案，在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建分成六類報(bào)表，即原始數(shù)據(jù)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、工作人員登記表以及手動(dòng)輸入報(bào)表。 服 務(wù) 器 數(shù) 據(jù) 通 信 數(shù) 據(jù) 庫 設(shè) 計(jì) 數(shù) 據(jù) 處 理 OPC服 務(wù) 器 OPC客 戶 端 圖 服務(wù)器功能框架① 數(shù)據(jù)通信本文數(shù)據(jù)通信是基于 OPC 技術(shù)，采用 Client/Server 的模式，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器與下位 PLC 控制站之間的通信，將車間內(nèi)各類數(shù)據(jù)采集到服務(wù)器中。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)13如圖 所示。本文針對(duì)處理水中的水質(zhì)，根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 ，采用改進(jìn)的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)作了進(jìn)一步研究。根據(jù)報(bào)表方案，設(shè)計(jì)氣浮報(bào)表自動(dòng)生成系統(tǒng)。根據(jù)參數(shù)性質(zhì)，將日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表做進(jìn)一步劃分。③ 開發(fā) OPC 客戶端應(yīng)用程序，讀取 OPC 服務(wù)器中的數(shù)據(jù)并將其存到本地?cái)?shù)據(jù)庫中。因此該系統(tǒng)按其實(shí)現(xiàn)功能可劃分為三個(gè)部分，即數(shù)據(jù)通信與處理、報(bào)表自動(dòng)生成以及水質(zhì)評(píng)價(jià)。PLC6 控制站： 、 濾池。PLC2 控制站： A 線氣浮池；反沖洗排水池；空壓機(jī)系統(tǒng)；氯、氨投加量的計(jì)算和 PID 調(diào)節(jié)系統(tǒng)；濾池管廊排水系統(tǒng)；濾后服務(wù)水系統(tǒng)等。掃描器模塊通過網(wǎng)絡(luò)與 DeviceNet 設(shè)備進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)：從設(shè)備中讀輸入數(shù)據(jù)和向設(shè)備寫輸出數(shù)據(jù)；為其設(shè)備下載組態(tài)中數(shù)據(jù)；監(jiān)視各設(shè)備的工作狀態(tài)。ControlNet通訊模塊通過橋接 ControlNet 鏈路傳遞消息給其他網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備，比如EtherNet/IP、DeviceNet 等。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持 10Mbps 和 100Mbps 產(chǎn)品，而且它的接線簡單，易于調(diào)試或查找故障，容易維護(hù)。 ControlBus 是一種高性能的無源多主總線，在同一機(jī)架上的任何模塊和所有模塊之間充當(dāng)傳遞信息包的管道作用。Rslinx 提供了 OPC/DDE 數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì) PLC 的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制。濾池中的水在進(jìn)入接觸池前加入氯氣和氨氣進(jìn)行消毒，最后經(jīng)過消毒的凈水進(jìn)入到接觸池，送入城市供水管道系統(tǒng)。經(jīng)處理過的加藥原水通過進(jìn)水渠進(jìn)入各絮凝池，在絮凝器的攪拌作用下，水中的雜質(zhì)開始絮凝。 水處理的工藝流程及水廠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 自來水處理工藝流程水廠工藝流程如圖 所示。在對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)水廠的自控系統(tǒng)、自來水處理的工藝流程以及水廠的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有總體的認(rèn)識(shí)和全面的把握。本章進(jìn)行課題總結(jié)和展望，概括了本課題所取得的結(jié)果和結(jié)論以及發(fā)現(xiàn)的問題，并對(duì)系統(tǒng)的后續(xù)完善并作出展望。第 5 章 基于改進(jìn) BP 算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)評(píng)價(jià)模型的建立。本章基于 OPC 通信技術(shù)，采用水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8Client/Server 的模式實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器對(duì) PLC 控制站中數(shù)據(jù)的讀取，并存到本地?cái)?shù)據(jù)庫中，針對(duì)采集數(shù)據(jù)，通過水廠提供資料，研究獲得各類水質(zhì)、水量、藥耗、電耗等參數(shù)值的數(shù)據(jù)處理方法。介紹了自來水處理領(lǐng)域的現(xiàn)狀、課題組所在的自來水處理廠的發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)存問題，學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)通信與水質(zhì)評(píng)價(jià)的技術(shù)方法，確定課題的研究內(nèi)容和其現(xiàn)實(shí)意義。 本文的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)本文基于 OPC 技術(shù)，采用 Client/Server 模式，借助 Rslinx 通訊軟件構(gòu)建服務(wù)器，通過開發(fā) OPC 客戶程序采集 OPC 服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與各 PLC 控制站之間的數(shù)據(jù)通信；針對(duì)獲取到的各類原始數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算處理得到各類參數(shù)小時(shí)、天、月以及年度值并存到數(shù)據(jù)庫中。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是二十世紀(jì)中旬迅速發(fā)展起來的一門前沿性交叉學(xué)科，它試圖模擬人腦的基本特征，以數(shù)學(xué)和物理方法以及信息處理的角度對(duì)人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象，并建立某種簡化的模型?；疑u(píng)價(jià)方法注意到評(píng)價(jià)等級(jí)之間存在的不確切性以及不同污染因子監(jiān)測(cè)值的不完全性，這都符合了水環(huán)境評(píng)價(jià)的客觀實(shí)際情況。灰色系統(tǒng)理論是把類似于這種“部分信息已知、部分未知” 的“ 小樣本 ”等不確定性系統(tǒng)作為研究對(duì)象，通過對(duì)已知部分信息的生成、開發(fā)、提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。(3) 模糊理論評(píng)價(jià)法模糊是指不清晰或是由不確定性因素造成的一種狀態(tài)。如迭加法、加權(quán)法等。單因子指數(shù)法只能表示一種污染物對(duì)水質(zhì)造出的污染程度，所以，根據(jù)單一因子來評(píng)定水質(zhì)，在一定程度上并不能反映水質(zhì)的整體情況。(1) 單因子評(píng)價(jià)法單因子評(píng)價(jià)法也稱為單項(xiàng)指數(shù)法，就是用單個(gè)評(píng)價(jià)因子的監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，得出各自的達(dá)標(biāo)率。使用 OPC 技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了軟件冗余，而且使其具有很好的開放性和互操作性。由于 OPC 實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制設(shè)備與應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)讀寫操作，許多廠商所提供的產(chǎn)品都帶有標(biāo)準(zhǔn)的 OPC 接口，這樣，OPC 客戶端的應(yīng)用程序就可以通過此接口來完成數(shù)據(jù)的采集。同時(shí)，由工業(yè)控制設(shè)備廠商以及軟件供應(yīng)商提供的 OPC 產(chǎn)品也在逐年增加，目前出現(xiàn)在由 OPC 基金會(huì)發(fā)行的 OPC產(chǎn)品目錄上的 OPC 服務(wù)器產(chǎn)品以及 OPC 應(yīng)用程序產(chǎn)品已有近 600 多種 [23]。1998 年 OPC 基金會(huì)發(fā)