水廠智慧水務(wù)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法

一般的自控系統(tǒng)分為上位機和下位機兩個部分。下位機一般由PLC及相關(guān)電器柜組成，負責實地的控制運行；上位機一般由組態(tài)軟件及計算機組成，負責上層的監(jiān)視和控制。故在最初的方案設(shè)計時按照常規(guī)，采用了上位機+下位機的方案。但是考慮到該水廠并無全廠DCS系統(tǒng)的現(xiàn)實情況，作為一個簡單獨立的系統(tǒng)為其配置單獨的上位機似乎意義不大。

因為上位機具有三種功能：

第一是遠程控制桁車，即在控制室操作按鍵來控制桁車的運行。

第二是監(jiān)視桁車運行，即在電腦畫面上監(jiān)視桁車運行。

第三是桁車運行組合編程。

上位機的唯一優(yōu)勢是運行組合編程，涉及復(fù)雜的操作，上位機比較占有優(yōu)勢。但組建上位機還需涉及無線通訊和控制臺計算機，組態(tài)軟件購置等成本，故決定將運行組合編程模式集成在現(xiàn)場操作箱上以實現(xiàn)低成本目標。

水務(wù)行業(yè)在建立自控系統(tǒng)時一般采用上位機下位機相結(jié)合的方式。上位機一般采用組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，下位機一般采用嵌入式計算機，例如PLC等。一般使用以太網(wǎng)進行通信，也有采用移動式設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)進行通信。

目前，上位機的發(fā)展朝著簡單化和傻瓜化方向發(fā)展，提供的組態(tài)模塊越來越多，越來越有用，組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫和判斷方式也越來越智能化。國產(chǎn)的組態(tài)軟件使用較多的是組態(tài)王，而國外品牌流行的更多，在水行業(yè)中，Intouch，Ifix等使用較多。

組態(tài)軟件本質(zhì)上是一種傻瓜化的編程方式，它的本意是讓工藝工程師可以使用編程，所用到的語句和函數(shù)都是十分的簡單。只要懂得水處理工藝，就能使用它來實現(xiàn)工程師的意圖。但是在實際的操作過程中，這種美好的想法并不存在。過于依賴于外包服務(wù)團隊的水務(wù)企業(yè)弱化了基本的技能培訓(xùn)。一方面，對于生態(tài)企業(yè)來說是多了一份市場，另一方面，對于水務(wù)企業(yè)來說，于自身的發(fā)展十分不利。

而下位機PLC的發(fā)展趨勢是越來越集成化，PLC朝著PC構(gòu)架發(fā)展，集成的功能也越來越多，很多需要在上位機實現(xiàn)的功能在PLC上亦可以實現(xiàn)。而隨著現(xiàn)場總線協(xié)議的推出，上位機到下位機的穿透力也越來越強。

基于現(xiàn)場總線上的控制稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡稱FCS。但是現(xiàn)場總線標準實在太多，除了國際標準外，還存在歐洲標準以及一些大公司的標準等，互相之間的操作性不好。根據(jù)考察報告反映，國外同行存在多種協(xié)議標準并存的情況，而且互相之間的操作也不是很好。現(xiàn)場總線的理想方式一般在同種品牌，同種協(xié)議的情況下實現(xiàn)的較好，在跨品牌和跨協(xié)議上的效果就遜色多了。

現(xiàn)在FCS應(yīng)用中一般都將現(xiàn)場總線作為自動化控制系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)，而將以太網(wǎng)作為自己的控制網(wǎng)絡(luò)。和現(xiàn)場總線相比，以以太網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)信息通信技術(shù)，以其協(xié)議簡單、完全開放、穩(wěn)定性和可靠性好，得到了廣泛的技術(shù)支持。以太網(wǎng)具有應(yīng)用廣泛，資源豐富；網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)靈活；通信速率高，數(shù)據(jù)通過能力強；與其它網(wǎng)絡(luò)連接容易，多種操作系統(tǒng)支持等優(yōu)點。