PLC通信网络技术用于污水治理工程

论文类型	运营与管理	发表日期	2001-11-01
来源	《中国给水排水》2001年第11期
作者	黄澄,顾明海
关键词	污水治理网络技术 PLC SCADA
摘要	黄澄1，顾明海2 (1.上海市排水公司水环境公司，上海201203；2.上海市通华自动化工程有限公司，上海200001) 　　摘　要：介绍了开放型的PLC通信网络技术在大型城市污水治理工程——上海污水治理二期工程SCADA系统中的应用，使该系统运用多级网络成功地实现了大区域内的实时监控与管理。　　 ...

黄澄1，顾明海2
(1.上海市排水公司水环境公司，上海201203；2.上海市通华自动化工程有限公司，上海200001)

　　摘　要：介绍了开放型的PLC通信网络技术在大型城市污水治理工程——上海污水治理二期工程SCADA系统中的应用，使该系统运用多级网络成功地实现了大区域内的实时监控与管理。
　　关键词：污水治理；网络技术；PLC；SCADA
　　中图分类号：X703
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)11-0046-02

1　工程概况

　　上海市污水治理二期工程设计排水量为170×10⁴ t/d，西起吴泾、闵行地区，东至长江，全长约42 km的大型城市污水收集、处理系统。整个工程造价约50亿元人民币，其中包括世界银行贷款2.5亿美元。工程范围包括：浦西徐汇区、卢湾区的6个排水系统的截流设施、截流管及过江管；浦东地区赵家沟以南的陆家嘴、洋泾、花木等13个地区和新区城镇的污水总管、中途泵站、污水处理厂、出口泵站及排放口等；龙华机场地区新辟建的住宅区；浦西黄浦江上游的吴泾、闵行地区。
　　为了在如此大范围的区域实现实时监视和控制，SCADA(Supervision Control and Data Acquisition)系统应用了开放型的PLC通信网络技术，根据现场实际情况和工艺要求，构成了多级网络，使用广域网和局域网相结合的技术，解决了远程实时监视和控制的技术难点，为充分发挥污水治理二期工程的处理能力提供了优秀的计算机平台基础。

2　SCADA系统的特点

　　上海市污水治理二期工程SCADA系统是利用当今世界上成熟先进的技术，结合最新可靠的硬件和软件产品所建立的开放的、多层次的、模块化的、且具有扩充能力及容错性的系统，具有中央监视和调度功能，集分布式数据采集、分层数据传输，多种显示方式于一体。
　　系统硬件采用GE Fanuc公司的90系列PLC(Programmable Logic Controller)，配置有开放式的网络通信平台，支持串行通信、现场总线通信及以太网通信。以太网通信具有开放性、灵活性及可连接Internet实现远程管理的优势。
　　Cimplicity上位机监控软件采用当前最先进的技术，它运行在Windows NT/95/98工作平台,通过策略和画面组态在上位机上实现对工业控制系统的监测与控制,具有动态画面、事件触发、报警、趋势、报表输出、历史数据存储等功能，能体现良好的通用性、灵活性、开放性，可靠性和性能价格比，软件已经提供中文操作模式，系统采用了图形用户界面(GUI)为操作人员和系统开发人员提供监控环境，在这个环境中可以实现数据采集、数据处理、状态监视、远程控制、报警、趋势、数据登录和生成报表等基本功能。

3　系统的网络结构

　　系统设有一座中央监控主站，在监控范围内的各类泵站、污水处理厂均设有监控分站。远期还将在上海市城市排水有限公司本部设立排水信息中心，作为中央监控主站的上级系统。
　　SCADA系统包括一个主站和34个分站。在中央监控系统中，采用GE Fanuc 90—30 PLC作为远程通信终端(RTU)，分散式的Field Control I/O作为输入输出设备。
　　整个系统的网络通信可分为三级：中控室网络、数据采集网络、就地PLC控制网络。
3.1中控室网络
　　采用100M/10M自适应以太网。网络框图如图1所示。

3.2数据采集网络
　　采用轮询下的逢变则报IEC870—5协议，由通信控制器和远程通信终端(RTU)通信。
　　每个RTU站均具有2条不同媒质的通信通道，可实时切换。通信媒质具有4类：①窄带无线电数据传输网络；②数字数据网络(DDN)；③拨号电话网络；④直接电缆连接通信。
　　主站控制冗余通信信道的切换，从站根据主站的询问来回答。主站掌握通信的主动权，从站回答时采用逢变则报的方法，减少了数据通信量，提高了速度。平时，主站用轮询方式采集数据。当主站需要下发控制命令时，中断当前轮询过程，直接下发控制命令。因此，控制命令下发时间仅以毫秒计。图2～5分别表示了中控室与RTU间通过各种通信媒质的工作方式。