基于GPRS的物联网终端应用到污水处理监控系统

4.2.1 PLC程序设计

通过PLC编程实现污水处理流程的控制，设计系统包含自动、手动2种互相独立的操作方式？Q主站实现开关量以及模拟输入量的采集，将采集的数据经过处理后通过CC-Link网络传送给变频器和FX等从站，从而实现对现场的控制。FX从站主要负责与上位机监控系统的通信和具体的污水处理过程，包括泵的开启，电机的运转等。

针对污水处理工艺以及需要采集的数据信息，编写PLC程序，其流程图如下图？

图4.2 PLC程序设计

4.2.2易控组态软件

由于对污水处理的多项工艺指标需要进行实时跟踪，保证工艺要求，工业现场情况又十分复杂，不适宜工作人员长期进行现场操作，因此为了便于工作人员对现场的远程监控和管理，我们借助易控组态软件建立监控系统。组态软件具有丰富的设备驱动程序、灵活的组态方式和数据链接功能，用其构造监控系统能大大缩短开发时间，并能保证系统的质量？操作人员可以通过计算机监控画面向PLC发出各种控制命令，还可同时将PLC的各种实时数据采集回来，在用户画面上用状态图、趋势图或棒图等动态图表和图形表示出来，实现对生产过程的全程监控，易控软件系统还具有实时报警和历史数据保存等功能。

本项目中，将易控软件中的CDMA_GPRS通信接口通道与DTU-GPRS通过互联网（Internet）链接，组态软件接收到PLC现场总线通过DTU发送到Internet的信息，并不断自动刷新，使监控界面实现如下功能：

1）实时反映污水处理流程中各个环节的水质情况、如进出水电导率、PH值、液位、流量等信息，并自动保存实时曲线、历史曲线、报表三种形式的数据信息，供管理人员管理、分析、决策。

2）手动、自动控制切换功能，通过编写组态软件，实现与现场人机界面相同的手动、自动运行切换功能。

3）故障报警，当污水处理各环节中出现超过或低于限制值的情况时，该监控系统可发出循环声音报警信号，直到故障排除。

4）事件处理，通过该监控系统，可以修改现场PLC控制器的寄存器中的数值，实现对现场紧急事件的处理，也可以切换至手动方式，直接控制阀门开关，泵的启停。

5）用户权限管理等功能，该系统设计了软件操作人员登陆管理机制，设置了多级权限，实现多级控制，因此可将一套监控系统应用于多级管理机构，节省了资源。

利用GPRS通讯技术，使得控制系统更加灵活、可操作、方便扩大控制规模，实现远程监控？上位机监视画面示意图如图4.3所示。

图4.3监视画面

4.2.3人机界面

在软件的开发过程中，人机界面的友好性显得至关重要，因为它直接和操作人员交流信息？［3］良好的人机界面不仅要直观、生动，而且还要能准确地实时再现被控对象的起初状态，如阀门的开关，泵的启停？

我们选用步科电气公司生产的MT4300C型触摸屏做人机界面接口？用户可以通过HMI人机界面接口修改风机等设备的运行时间，从而适应不同的污水达标要求？针对具体工艺要求，该系统具有两种运行方式？

1）自动运行方式？控制系统根据集水井的液位高度，自动开启或关闭污水阀；集水井内PH计的设定范围，决定是否自动开启调节池或事故池；调节池的液位高度，限定自动控制提升泵1的运行；加药泵1依据PH计1令变频器控制加药量；根据电导率的测定值，自动控制电动阀门2的开启；变频器与溶解氧测定仪连锁控制风机2的鼓风量，溶解氧测定仪显示溶解氧含量，当溶解氧低于某值时自动报警；根据污泥池的液位高度，自动控制螺杆泵的启动；带式污泥脱水机自带报警显示？

2）手动运行方式。手动运行方式也就是单步运行操作，既可以手动操作整个系统运行，也可对于系统进行检修，对部件进行逐个调试？共有3种调试方法：用控制柜中的开关对其进行控制，或通过HMI人机界面对其进行单步控制，也可以使用上位机的监视画面对其进行操作。

5 物联网概念在本项目中的应用

物联网这一概念是指将无处不在的，末端设备和设施，包括具备"内在智能"的传感器，移动终端，工业系统等通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、报警联动、远程控制、安全防范、远程维保、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对"万物"的"高效、节能、安全、环保"的"管、控、营"一体化。［4］

在工业控制行业中，过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开，一方面是工业现场，仪器仪表，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等？在物联网时代，仪器仪表、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，这一概念的提出，必然带动传感器技术及无线传感器网络技术的发展，并为我国正在推进的信息化与工业化融合提供新的思路？

在污水处理工艺中，需要设置大量的数据采集节点，如液位，PH值，电导率，含氧量等，现场总线技术虽然解决了布线简单、高速通讯、维护方便等问题，但毕竟信号传输距离有限。