摘 要： 根據云南某化工廠污水處理工藝要求，提出了基于CITECT監控軟件和OMROM PLC的計算機監控系統的三級結構，監控層由一臺工程師站計算機和兩臺操作員站計算機組成，過程控制層主要由OMROM C200H系列的PLC C200HG-CPU63組成，數據采集層是各種現場控制設備。在對CITECT上位機監控軟件簡單介紹之后，詳細介紹了基于CITECT的監控系統的設計步驟。在此基礎上，論述了基于Citect的污水處理計算機監控系統的實現及與數據庫的通信。
關鍵詞： 污水處理；CITECT；監控系統；PLC
我國是一個水資源短缺的國家，人均淡水資源是世界人均量四分之一，我國已經被聯合國列入了13個世界人均水資源短缺的國家之一。水資源問題已成為保證我國社會經濟可持續發展的根本問題之一，隨著工業經濟的高速發展，大部分的水資源已經遭到了不同程度的污染，而工業污水的排放是水資源遭到污染的主要原因。為適應經濟發展和人民生活水平不斷提高的要求，在工廠興建自動化程度高的污水處理工程已刻不容緩。據此云南玉溪某化工廠于2009年底決定建造符合國家化工廠污水排放標準的污水處理系統，本文結合該廠的污水處理工藝，選用CITECT作為上位計算機監控系統的軟件開發工具，并給出了具體的設計與實現方法。
該污水處理廠污水處理工藝采用傳統的活性污泥法，工藝流程圖如圖1所示。該工藝在我國已有多年的應用歷史，積累了豐富的設計和管理經驗，穩定可靠，并已形成完備的配套設備。
1 系統簡介
1.1 監控系統的設計目標
（1）頁面的動態顯示，以動態圖形的方式直觀地顯示現場各種設備的運行狀態。
（2）完成對現場主要控制設備的啟動/停止的控制和運行狀態的檢測，像閥門、水泵和攪拌機等。
（3）監測主要模擬量的值，來自現場的各種變送器通過模/數轉換，把現場的各種物理量通過顯示器顯示結操作員。如pH值、DO濃度和液位等。
（4）對現場的各種異常情況做報警處理，如各種設備故障，液位的超限等。
（5）把各種實時信息進行歷史數據庫存儲，并把各種信息歸檔整理，以便通過分析這些數據對整個系統進行改進。
（6）對關鍵的數據值以趨勢圖的形式顯示給用戶，用戶可以根據趨勢圖直觀地判斷設備的運行情況。
1.2 監控系統的硬件結構
污水處理計算機監控系統的整個結構分為三層。底層是數據采集層，由各種現場控制設備組成包括風機、攪拌器、水泵、閥門、pH計、DO濃度儀和COD儀等等，主要完成現場狀態的檢測和數據的采集。中間為過程控制層，主要由PLC等智能設備組成，PLC按事先已編好的程序根據現場獲得的參數使現場的設備按照工藝要求自動運行。PLC還負責將現場數據傳送的上位監控層進行集中控制，同時把監控層發出的控制命令傳達給現場設備。最上層為上位監控層，主要由各個操控室和工程師站的計算機和安裝其上的組態軟件構成，通過組態軟件實現對現場各種數據的監控，并產生報警、趨勢圖和報表系統。
本系統采用“PLC+上位機”的控制方式，系統選用歐姆龍C200H系列的PLC C200HG-CPU63，上位機安裝了Citect 6.0監控軟件，實現對現場設備的操作，數據的采集和監控，系統共有200多個數字量輸入/輸出點和40多個模擬量輸入/輸出通道。PLC和上位機以串行的方式通信，通過RS-232通信接口和XW2Z-500S-CV電纜連接，采用Sysmac way協議。該廠污水處理計算機監控系統的結構圖如圖2所示。在數據采集層是各種水泵、閥門、各種傳感器和變頻器等現場設備，這些設備采集的現場實時信號通過各種現場總線送入過程控制層的PLC，在PLC中完成對各種數據的存儲和處理，并把結果通過RS-232通信接口送入上位機進行顯示，同時PLC接收上位機的控制信號控制現場設備按照指定的要求運行。
2 CITECT組態軟件簡介
Citect是世界領先的SCADA產品，是基于Windows平臺上的工業軟件系統，Citect6.0監控軟件將現場各分系統的運行狀態形象、直觀、實時地顯示在控制室的計算機上，使操作員在控制室能實時獲得現場信息并對污水處理的各個運行過程進行管理，提高了控制效率和效果。
Citect作為一個優秀的工控組態平臺，用戶使用簡單，組態方便靈活。CITECT支持強大的通信協議，提供100多種通信驅動程序，幾乎能和所有的I/O設備通信。自帶的圖形庫提供了大量的工業設備和儀表圖符，大大節省了設計者的開發時間。歷史趨勢和報警功能使用戶可以在線分析各種設備參數的變化情況，并及時做出相應的控制。
3 污水處理上位監控系統的實現
3.1上位機監控系統的設計步驟
（1）創建工程并建立通信
首先在Citect Explorer環境下建立一個名為污水處理的新工程，并根據Express Communication Wizard設置與PLC的通信，按照向導逐步的定義：I/O Server→Boards→Ports→I/O Devices，在定義過程中可以設定設備及地址、通信協議和通信速率等。
（2）定義變量標簽
變量標簽是在I/O Devices和Citect I/O Server之間傳輸數據的，每一個變量標簽都有特定的名字，一個數據類型，一個地址和一個相關的I/O Device。根據PLC中的變量和監控畫面的需求快速定義系統需要使用的所有變量。
（3）繪制圖形頁面
圖形頁面是Citect系統的主要組件之一，是現場操作人員的人機接口，被設計用來顯示數據并接收操作員的輸入。在頁面中繪制所需的對象并添加對象的靜、動態屬性以及命令和控制。
（4）組態報警并創建報警頁面
Citect報警系統對設備進行實時檢測、當設備出錯時向操作人員報警，保護昂貴的設備。
根據現場設備組態各種數字量報警，模擬量報警和Citect硬件報警。
（5）組態趨勢頁面
趨勢頁面讓變量過去和當前的變化趨勢一目了然，形象直觀地了解設備的運行情況。通過創建趨勢變量標簽來添加趨勢，并為趨勢變量定義所需的歷史文件。根據趨勢模板來創建趨勢頁面。
（6）編寫Cicode程序與數據庫通信
在Cicode編程環境中通過SQL函數，利用ODBC驅動程序為接口來訪問SQL數據庫。
3.2 上位機監控系統的實現
根據污水處理工藝流程和各種設備的控制要求，上位機監控系統的主畫面如圖3所示。主畫面的左半部分是污水處理過程的模擬頁面，而右半部分是菜單項，根據菜單項可以看出，整個監控系統由調節池、預反應器、吹脫塔中和池、生化池、緩沖池、趨勢頁面、報警頁面和PID控制頁面組成。模擬頁面真實地反應了污水處理過程的處理工藝，在該頁面上操作者可以實現污水處理工藝流程和控制各種設備。
為了實現企業信息的集成以及信息的Web頁面的發布，利用ODBC驅動程序建立Citec和SQL數據庫的通信，把現場的各種數據存入SQL數據庫。在計算機控制面板→管理工具→ODBC數據源中建立名為WSproc的Citect driver數據源，通過ODBC接口與計算機中名為WSproc.mdf的SQL數據庫連接。Citect的Cicode編程代碼如下：
FUNCTION Condabase（）
INT hSQL；
hSQL=SQLConnect（"DSN=WSproc"）；
IF hSQL<>-1 THEN
……
……
SQLDisconnect（hSQL）；
ELSE
Message（"Error"，SQLErrMsg（），48）；
END
本文以云南某化工廠污水處理系統為背景來探討污水處理計算機控制系統的設計和實現。該化工廠是一家以生產尿素、碳銨為主的化工企業，每年大量污水的排放直接影響了化工廠周邊人民的生產和生活環境。為了實現經濟的可持續發展，加強環境治理、推行環保措施、消除水污染源，在該化工廠內建立自動化程度高、污水處理效果穩定的計算機控制系統是一項非常具有現實意義的工程。該監控系統自從投入運行后，系統進行穩定。日處理污水達到了12 000 m3/d，最終實現了環保和經濟效益的雙贏局面。
參考文獻
[1] 王錦標．計算機控制系統[M]．北京：清華大學出版社，2004.
[2] 陳兆波，任月明．污水處理廠測量、自動控制與故障診斷[M]．北京：化學工業出版社，2009.
[3] 王海瑞，寧炳功．OMRON PLC網絡技術的研究及應用[J]．計算機自動測量與控制，2001（9）.
[4] 張惠生．OMRON PLC網絡的設計與實現．北京建筑工程學院學報[J].2005，21（2）：44-47.
[5] 王輝，張亞妮，徐江偉．歐姆龍系列PLC原理及應用[M].北京：人民郵電出版社，2009.