【正文】 生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)是很有價值的，實(shí)時數(shù)據(jù)庫具備數(shù)據(jù)檔案管理功能，現(xiàn)在很難知道將來進(jìn)行分析時哪些數(shù)據(jù)是必須的，因此，保存所有的數(shù)據(jù)是防止丟失信息的最好的方法。由于 PC 的處理能力的增強(qiáng)，實(shí)時數(shù)據(jù)庫更加充分地表現(xiàn)出了組態(tài)軟件的長處。軟 PLC 綜合了計算機(jī)和 PLC 的開關(guān)量控制、模擬量控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)值處理、通 信網(wǎng)絡(luò)等功能，通過一個多任務(wù)控制內(nèi)核，提供了強(qiáng)大的指令集、快速而準(zhǔn)確的掃描周期、可靠的操作和可連接各種 I/O 系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的開放式結(jié)構(gòu)。 控制功能組件是組態(tài)軟件的主要組成部分，基于 PC 的策略編輯 /生成組件，也有人稱之為軟邏輯或軟 PLC。 在圖形界面中，各類組 態(tài)軟件普遍提供了一種類 Basic 語言的編程工具一腳本語言來擴(kuò)充其功能。例如，用一個矩形填充體模擬現(xiàn)場的液位，在組態(tài)這個矩形的填充屬性時，指定代表液位的工位號名稱、液位的上、下限及對應(yīng)的填充高度，就完成了液位的圖形組態(tài)。而動態(tài)屬性則與表達(dá)式的值有關(guān)，表達(dá)式可以是來自 I/O 設(shè)備的變量，也可以是由變量和運(yùn)算符組成的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這些屬性可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。每個簡單的對象均有影響其外觀的屬性。 工控組態(tài)軟件一般由下列組件組成：圖形界面系統(tǒng)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件、控制功能組件。 組態(tài)軟件還提供了強(qiáng)大而靈活的多重冗余功能，保證系統(tǒng)的不間斷監(jiān)控，包括備份 SCADA 服務(wù)器、 LAN 冗余以及利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)服務(wù)器和組態(tài)軟件診斷顯示程序監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。盡管各個節(jié)點(diǎn)是完全獨(dú)立的工作站，這些節(jié)點(diǎn)也能獲取網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。 在一個分布式處理的網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點(diǎn)獨(dú)立執(zhí)行所分配的任務(wù)，單一 節(jié)點(diǎn)脫離網(wǎng)絡(luò)時不會引起整個網(wǎng)絡(luò)的中斷。每一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)對整個系統(tǒng)的用戶都是可見的。在使用組態(tài)軟件時要充分使用其分布式的特點(diǎn)，組態(tài)軟件通過分級的方式防止網(wǎng)絡(luò)中單一的計算機(jī)遭受系統(tǒng)癱瘓的問題干擾，組態(tài)軟件采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，添加新數(shù)據(jù)源進(jìn)的節(jié)點(diǎn)十分簡單，只需將新的服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)上即可。 工控組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)可分兩個層次，最底層是與現(xiàn)場控制站相連的 I/O 驅(qū)動程序接口模塊，它主要完成上層軟件與現(xiàn)場控制站之間的數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換和緩存， I/O 驅(qū)動程序之上的中間層實(shí)時數(shù)據(jù)庫是控制模塊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和控制，并對圖形顯示模塊、實(shí)時趨勢模塊和報警模塊進(jìn)行通信控制。 工業(yè)組態(tài)軟件的引入使得對于污水處理過程的管理簡單化，人們可以從針對不同的生產(chǎn)工藝過程編制不同的控制軟件，工業(yè)被控對象稍有變動就必須修改源程序的困境中解脫出來，利用組態(tài)軟件的圖形界面，快速構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。 目前中國市場上的組態(tài)軟件產(chǎn)品按廠商劃分大致可以分為三類， 即國外專業(yè)軟件 廠商提供的產(chǎn)品，國內(nèi)外硬件或系統(tǒng)廠商提供的產(chǎn)品，以及國內(nèi)自行開發(fā)的國產(chǎn)化產(chǎn)品。 組態(tài)軟件的引入 “組態(tài)”的概念最早來自英文 Configuration,其含義是使用軟件工具對計算機(jī)及軟件的各種 資源進(jìn)行配置 (包括進(jìn)行對象的定義、制作和編輯，并設(shè)定其狀態(tài)特征屬性參數(shù) )，達(dá)到使計算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。 監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級的微型計算機(jī)和工作站為主，由安裝在計算機(jī)上的工業(yè)組態(tài)軟件通過通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時對控制層的 PLC 子站直接監(jiān)測控制，以實(shí)現(xiàn)對工藝單元的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控。 監(jiān)控層就是指各生產(chǎn)單元的中控室，監(jiān)控層的主要功能為根據(jù)自身的優(yōu)化程序，實(shí)現(xiàn)本工藝單元的設(shè)備調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制功能；實(shí)現(xiàn)工藝及電氣模擬圖動態(tài)顯示及檢測量實(shí)時顯示；采集、輸送本工藝單元的各種信號，接收 管理層的指令，完成局部生產(chǎn)過程的控制。 在污水處理過程中采集和控制的信號一般 有 : 數(shù)字輸入信號、數(shù)字輸入信號、模擬輸入信號?，F(xiàn)場各個監(jiān)控點(diǎn)的物理參數(shù)，由對應(yīng)的儀表傳感器或變送器檢測出來并變換為 420mA 電流信號，經(jīng)過屏蔽電纜送到各個子系統(tǒng)的 PLC 內(nèi)， PLC 通過各種模塊接口采樣電信號。 污水處理的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計流程圖如圖 所示 確定控制對象及控制范圍 可編程控制器的選擇 軟件（程序）設(shè)計及模擬調(diào)試 硬件（外圍電路控制盤）設(shè)計 總線統(tǒng)調(diào) 是否符合要求 調(diào)整軟件 投入運(yùn)行 調(diào)整硬件 否 是 圖 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計流程圖 開始中和池 A 、 B同時高液位？報警（ 3 . 1 . 1 )一個低液位，一個非高液位？開啟低液位中和池進(jìn)水閥 ,關(guān)閉另一中和池進(jìn)水閥開啟低液位中和池進(jìn)水閥關(guān)閉高液位中和池進(jìn)水閥啟動調(diào)節(jié)泵AYYNNN一個低液位，一個非高液位？Y調(diào)節(jié)池液位高中和池液位達(dá)中液 位 A開啟中和池循環(huán)出水閥、進(jìn)水閥，啟動循環(huán)泵發(fā)出 PH 檢測信號P H 7 ？P H 5 . 5 ？報警P H 6 . 5 ？啟動加藥 計量泵停止加藥 計量泵中和池高液位？停止調(diào)節(jié)泵，關(guān)閉中和池進(jìn)水閥延時 3 分鐘停止循環(huán)泵，關(guān)閉中和 池進(jìn)水閥BYYYNYYNN中和池高液位？中和池出水閥已關(guān)閉 60 分鐘另一中和池出水閥關(guān)閉 B純水池高 液位？3 . 1 . 1啟動超濾增壓泵，開啟超濾產(chǎn)水閥每 20 分鐘，后排濃電動閥開啟 10 秒 后關(guān)閉跨膜壓差〉 0 . 0 1 5 M P a ？停止超濾增壓泵，關(guān)閉中和池出水閥，關(guān)閉超濾產(chǎn)水閥啟動后反洗泵運(yùn)行 30 秒關(guān)閉，啟動后排電動閥運(yùn)行 20 秒 關(guān)閉開啟前排濃電動閥 10 秒關(guān)閉開啟反滲透排濃閥延時 15 秒啟動反滲透高壓泵離子交換設(shè)備運(yùn)行NYYN中和池 A 、B 高液位 圖 PLC系統(tǒng)設(shè)計流程 圖 PLC 對 I/O 量的統(tǒng)計 現(xiàn)場的調(diào)節(jié)池高液位、中和池 A、 B 高中低液位、反滲透高、低壓保護(hù)等開關(guān)信號。為了安全起見 ，一般將主電路斷開，進(jìn)行預(yù)調(diào)，當(dāng)確認(rèn)接線無誤再接主電路，將模擬調(diào)試好的程序輸入到存儲器中調(diào)試，直到各部分功能正常，并能協(xié)調(diào)一致成為一個完成的整體控制為止。 (6) 總裝調(diào)試，總裝調(diào)試是 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，首先對 PLC外部連線作仔細(xì)的檢查，外部連線要準(zhǔn)確無誤。 在設(shè)計電氣控制系統(tǒng)時，必須在控制線路 (硬接線 )設(shè)計完成后，才能進(jìn)行控制柜的設(shè)計和現(xiàn)場施工。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC 的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。 PLC 程序的設(shè)計通常采用邏輯設(shè)計法，根據(jù)污水處理生產(chǎn)過程各個工序之間各檢查元件的狀態(tài)的不同組合和變化，確定所需的中間環(huán)節(jié) (中間繼電器 )，按照各 執(zhí)行元件所要滿足的動作節(jié)拍表，分別寫出備自用相應(yīng)的檢測元件及中間環(huán)節(jié)狀態(tài)邏輯值表示的布爾表達(dá)式，用觸點(diǎn)的串并聯(lián)組合在電路上進(jìn)行邏輯表達(dá)式的物理實(shí)現(xiàn)。由于 PLC的控制功能都是以程序的形式來 體現(xiàn)的，所以程序設(shè)計污水處理自動控制中是非常重要的。輸出配置和地址分配要注意以下幾點(diǎn)：同類型設(shè)備占用的輸出點(diǎn)地址應(yīng)集中在一起；按照不同類型的設(shè)備順序指定輸出點(diǎn)地址號；如果輸出點(diǎn)有多余，可將每一個輸出模塊的輸出點(diǎn)都分配給一臺設(shè)備或儀器；對于彼此相關(guān)的輸出器件，如電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，電磁閥的前進(jìn)、后退等，其輸出地址要連號。配置與地址分配這兩部分工作要安排得合理，這樣會給 PLC 硬件設(shè)計、程序編寫和系統(tǒng)調(diào)試帶來很多方便。一般系統(tǒng)響應(yīng)時間 =輸入濾波時間 +輸出濾波時間 +掃描時間。由于 PLC 采用順序掃描的工作方式，所以在選擇 PLC 時，掃描周期和響應(yīng)時間必須被考慮。如果控制復(fù)雜、控制要求高的項(xiàng)目，要求實(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通訊聯(lián)網(wǎng)等，選用中檔、高檔機(jī)。 (3)選擇 PLC，如果工藝過程較為固定、維修量較小可以選擇整體式 PLC,否則選用模塊式結(jié)構(gòu) PLC。一個單線圈電磁閥需 2 個輸入及 1 個輸出；一個雙線圈電磁閥需 3 個輸入及 2 個輸出 :一個按鈕需要一個輸入；一個光點(diǎn)開關(guān)需要 1 個或 2 個輸入；一個信號燈需要 1 個輸出；波段開關(guān)，有幾個波段就需要幾個輸入；位置開關(guān)一般都需要占用 2 個輸入點(diǎn)。 PLC 的控制邏輯 具體設(shè)計步驟為 : (1) 根據(jù)生產(chǎn)工藝過程分析控制要求，譬如 自動控制要完成那些控制動作、動作的順序、動作的條件，需要那些保護(hù)以及連鎖等，還要考慮操作的方式，手動、自動、連續(xù)、單周期、單步等。 (3) 保證控制系統(tǒng)的安全可靠。設(shè)計前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集相關(guān)工藝流程控制資料，與工藝人員以及實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定控制方案，協(xié)同解決實(shí)際中出現(xiàn)的各種問題。每種工況的運(yùn)行時間及各種測量參數(shù)也可以在線或離線調(diào)整，每臺設(shè)備和每種工況的運(yùn)行情況也都可以由 PLC系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。這種操作方式僅使操作人員不用到現(xiàn)場就可以控制設(shè)備，但每種工況之間的切換都必須由操作人員來干預(yù)。這是最高優(yōu)先的控制，在這一模式下， PLC 系統(tǒng)僅對這些設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視，而不能控制?？刂茖又饕凑瘴鬯幚砉に囈?求，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量、模擬量控制，完成數(shù)據(jù)采集，計算和邏輯運(yùn)算，執(zhí)行閉環(huán)控制，對多樣化的污水處理工藝設(shè)備能夠根據(jù)實(shí)時處理情況和要求，控制設(shè)備的啟停和工作強(qiáng)度，達(dá)到設(shè)備的最優(yōu)化調(diào)度，節(jié)約藥劑的投加量，保證污水處理效果。 根據(jù)廣西桂林漓佳有色金屬制造公司污水處理的實(shí)際控制情況及設(shè)計要求自動控制方案參考模型見圖 ，可劃分為三個控制管理層次，控制層、監(jiān)控層、管理層。 無論何種情況，由于采用的設(shè)備和技術(shù)參差不齊，使污水處理廠的生產(chǎn)運(yùn)行、管理受到不同程度的影響，影響出水水質(zhì)，同時國家宏觀經(jīng)濟(jì)建設(shè)政策明確提出，要廣泛推廣科學(xué)技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，用計算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)等高科技技術(shù)，提升改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，朝著生產(chǎn)過程自動化、管理信息化、高質(zhì)量、高效率、節(jié)能的方向發(fā)展。這種控制方式，需要人工的頻繁介入，中間存在人為聯(lián)絡(luò)的延遲，使出水質(zhì)量會有較大的波動。上、下位機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)傳送采集參數(shù)和遠(yuǎn)程控制參數(shù)。生產(chǎn)過程控制中的各種信號通過相應(yīng)的變送器送入下位機(jī)，一般下位機(jī)采用可靠的 PLC 作為控制單元，運(yùn)行先進(jìn)的控制算法，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時控制。 軟件配置 自動控制系統(tǒng)的工具軟件采用實(shí)時關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的組態(tài)軟件，操作站平臺使用 Windows 2021 或 Windows NT 操作系統(tǒng) 。 PLC 監(jiān)控子站作為下位機(jī)，可以與現(xiàn)場 的監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器、變送器、自動化儀表相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理；監(jiān)控信號可通過 I/O 模板進(jìn)入 PLC 進(jìn)行處理，或經(jīng)過通信協(xié)議輸出口直接將傳感器、自動化儀表 信號反饋到 PLC，通過PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后對控制對象進(jìn)行管理。 (5) 控制系統(tǒng)中存在網(wǎng)絡(luò)通信，如何實(shí)現(xiàn)較高的通信速率和通信質(zhì)量，開放程的通信接口，建立完整，可靠的綜合自動化系統(tǒng)，也是需要考慮的問題。 (3) 大滯后：污水處理涉及到生化反應(yīng)過程，如加藥 PH 值控制，從反應(yīng)池到沉淀池的污水的 PH 值檢測約 24 分鐘，是一個大 滯后過程，在解決這個問題時，有的控制策略過于復(fù)雜 (如