1.1系统总体要求

1.1.1工程现状

系统需要实现将5个工程上的数据传输到总公司电脑上。因每个工程上均有1-2个PLC远程传输数据，每台PLC传输10个左右的数据，且工程现场基本没有有线光缆，因此需要进行DTU无线传输。

1.1.2数据中心要求

对于数据中心需要进行实时传输数据，数据备份，对数据进行筛选将数据制成表格，标记特殊数据，可以有2-3个人同时浏览。

中心条件:首先用某台能上网的PC机，条件必须能让外网访问的到，如运行中心软件的PC机在局域网里面，那要在局域网路由器做端口映射到本机PC，等这些条件具备之后在本机运行一个中心DEMO，开放一个端口，运行软件等待DTU的连接。 DTU连接中心后，就可按要求进行传输数据，中心收到数据后，通过系统进行解密、过滤、筛选，最终获得所需要的数据进行分析、统计等工作。

公司调度中心通过网络与公司内部网连接，调度中心PC 通过GPRS 网络向RTU 下发配置信息、控制信息，及接收下位机上报的数据及告警信息，同时对采集的数据进行管理，提供查询、统计、报表等功能。

调度中心、监控分中心的具体功能如下：

能够给RTU 下发组态信息、控制命令，能够校准RTU 的时钟 RTU 发送来的数据自动进入数据库，数据库具备一定的安全措施 处理RTU 的报警信息数据遥测功能：定时巡测、手动巡测、随机抽测、分组召测 遥控功能：控制RTU 开关量输出点的开、关状态、遥信开关状态参数状态管理功能：设置修改各测量数据上、下限值，通讯参数 在线组态功能：新增RTU 数据采集点等参数通过组态定义即可完成。数据库管理功能：对测得的数据建库，对数据进行处理，查询历史数据，报表打印 具有数据显示功能： 能显示测量的各种数据、遥信开关状态、各种系统图形等 具有图形功能,模拟显示管网图、水厂工艺流程图等 抢修修理、停水、管网冲洗等数据录入及统计。 数据共享功能：提供一个WEB 站点，该WEB 站点使公司宽带内部网的任意一台工作站只通过WEB 浏览器就可以登陆查看所有监控点的实时数据和存储的任何时间段的历史数据。WEB 站点通过用户身份认证授权方式控制该用户可访问那些监控点的实时监控数据和存储的任何时间段的历史数据。调度中心系统管理员能增加、删除可访问用户，并对用户进行不同权限的授权。该WEB 站点应能通过超链接方式联入公司统一平台。 具备一开放的实时数据库，DLP 大屏控制器软件能够读取各监测点的实时数据。

数据中心硬盘配置：

设备配置

机架式服务器CPU:一个intel Xeon2.8GHz/521K

内存：1024MB DDR SDRAM

硬盘：4个Ultra3210K 73G热插拨硬盘

陈列卡：Smart Array 5312陈列卡

显示器：17寸液晶

工控机19寸机架式机箱，CPU P4-1.8G以上，内存DDR512M，录像机52倍速，网卡：10M/100MPCI;硬盘80G，显示器17寸液晶。

1.2传输系统的架构

　　图1系统架构图

1.3网络拓扑图

PLC与DTU的连接形式一般采用串连接，也可以采用的通讯网口连接，当采用通讯网口时需要采用GPRS路由。

　　图2系统网络拓扑图

如上图所示系统由数据中心、无线GPRS 网络、远程终端单元(RTU)几个部分组成：

远程终端单元(RTU)：

远程终端单元RTU 分散的分布在供水管网的遥测点上，主要由saro 3150P GPRS模块、电源、天线、PLC 的CPU 及各种I/O 模板及后备电池、机箱等几部分组成。远程终端单元RTU与现场设备的开关量、模拟量信号相连，进行数据采集、处理、存储并通过GPRS 网络与调度中心传送数据，接收并执行上位机的命令。

RTU 机箱：安装于遥测点现场，为壁挂式，具有防盗功能(包括GPRS 模块天线)， 其固定螺丝置于箱体内，设置门锁，箱体内具有220V 交流电(如井下无条件具备220V电压，可考虑蓄电池、锂电池等能满足终端产品电压需求的供电装置)，信号输入输出接线端子，设置交流进线空气开关，如有条件可配备一220V 交流电插座(检修时方便使用)。

注意本方案选择的DTU供应商为厦门才茂通信科技有限公司，产品样式如下图：

PLC选择西门子S7313C、西门子S7200/S7300、三菱Q02HCPU等。西门子产品样式如下图：

PLC：使用西门子、三菱等知名品牌：

提供4 路4-20mA 模拟输入、6 路开关量输入、4 路开关量输出，无需监控中心控制，可自行进行测量，并保存累积数据系统; 具有实时时钟功能(可通过监控中心设定校准)，采集到的数据以时间为顺序，以5分钟/每次的密度，能在RTU 端存储一天的历史数据，程序、参数、历史数据具有掉电保护功能;定时上报：把从仪表采集到的数据，以定时(整5 分钟报一次)方式上报; 实现数据点播：可以响应各监控中心发出的查询请求，将实时时刻或历史时刻的数据发给监控中心，数据可发给多个监控中心;输入信号损坏时发出报警信息; 当系统上电复位，或系统运行、通信发生异常死机复位(看门狗复位)时，系统根 据复位类型不同进行复位处理，保证系统正常工作。 可为一次仪表(两线制，三线制)提供24V 电源，具有一次表供电功能。

CM3150 GPRS模块：

其核心使用SIMEMS MC39I无线模块，内嵌TCP/IP协议，

支持900/1800 MHz系统，提供RS-232或RS-485自选接口，支持各种非TCP/IP终端设备数据的透明传输，可上电即自动拨号上网，一直在线，自检测假拨号现象，掉线可自动重拨。带自主开发 的主控电路和硬件看门狗，保证电路的可靠工作，并可根据用户需要进行远程在线维护。

通信工作原理：首先对DTU进行设置，设置要连接的中心IP和端口及其它必要性的设置，设置好之后PLC通过RS232接口和DTU相连，DTU上电之后根据事先设置好的中心IP和端口进行连接，成功连接到中心软件后即可双向传输数据。终端流量传感器、水压传感器工作时所产生的数据通过串口往无线模块串口送，无线模块检测到串口的数据后最终数据信息发送到中心去。

组网方案如下：

选择公网： 中心用一个服务器组作为中心接收，中心采用ADSL 等INTELNET 公网连接，采用公网固定IP 或者公网动态IP+DNS 解析服务。此种方案先向INTERNET 运营商申请ADSL等宽带业务。 中心公网动态IP+DNS 解析服务：大部分IP 都是动态的，而且费用相对便宜。 客户先与DNS 服务商联系开通动态域名，动态域名解析软件网址如下：(可以先申请免费的二级域名) 88IP解http://www.88ip.cn 监控点先采用域名寻址方式连接DNS 服务器，再由DNS 服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP 的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS 服务商。

1.4系统功能模块说明

1.4.1PLC编程

1.4.1.1 PLC编程描述

工业污水处理系统的电气控制系统总框图如下图所示，PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入，以及相关模拟量的输入，完成相关设备的运行、停止和调速控制。

　　PLC控制系统总体框图

在PLC与就地控制设备之间一般通过网线或者RS485总线进行数据交换。

对于新工程项目来说，这些线路在工程设计中已经统一规划。但在实际运行过程中，往往会遇到一些突发状况，例如：需要增加一些设备，由于最初设计时并没有考虑后续工程布线等不确定问题，如果反复修改施工设计图，则将对工程周期，费用等带来很大的影，对于工程单位来说也承担着巨大的风险。如果采用DTU无线测控方案，则遇到上述问题时可利用DTU无线传输技术和PLC设备轻而易举的满足用户要求。

污水处理装置能够处理生活系统综合性废水及有机污水，采用自动化控制，各测控分站通过PLC采集现场各种数据，传送到中央控制室操作站集中监控和管理，完成实时控制任务。对于水处理过程中的异常数据信息，自动监测各种数据的合理范围，一旦超出合理范围控制系统便产生报警事件并及时报警。

1.4.1.3具体实现方法

1.4.1.3.1现场控制柜

现场控制柜的主要作用是完成现场控制功能和与PLC进行连接。各个现场控制柜能够完成手动控制设备启停的功能，是典型的继电器控制。

现场控制柜相对于PLC自动控制和中央监控室控制具有最高的优先级。只有将选择开关拨到远程控制之后，PLC控制和中央监控室的上位控制才起作用。

所以在进行自动控制调试前，首先要完成对现场各控制柜的调试，在保证现场设备安全的前提下才能进行远程控制。

1.4.1.3.2 PLC控制站

远程传输系统共设三个PLC控制站。PLC控制站的主要作用是采集现场的信号并控制设备的运行。现场的信号包括液位、流量、温度和设备的运行状态。

当现场控制柜的模式开关选择到“远程”时，操作人员不能手动操作现场控制柜上的启停按钮来控制设备的运行，因为此时，PLC控制站中的程序会自动根据上位监控系统给出的信号控制设备的运行。

　　图3PLC控制站流程图

1.4.1.3.3上位监控系统

该远程传输系统的上位监控系统包括一个工程师站和一个操作员站。工程师站既能完成系统组态、调试及控制参数的在线修改和设置等;又能完成对整个工程污水处理的数据采集、监控、报表及打印等功能;操作员站主要完成对整个污水处理厂的数据采集、监控等功能。

在系统正常工作时，工程师站可兼作操作员站，方便监视与操作，从而提高系统的可靠性。污水处理各个阶段的数据以及各个设备的运行状态通过PLC采集并在上位机监控机上显示，操作人员可以查看工程现场各个设备的运行情况。同时可以对报表存档打印，显示实时报警和历史报警等，方便操作人员进行数据分析和故障排查。当现场控制柜的模式选择开关选到“自动”时，在上位机监控机中可以选择设备为“手动”运行状态，然后手动控制设备的运行。

　　图4上位监控系统拓扑图

1.4.1.4污水处理工艺

不同的污水处理对象，不同的污水处理环境，将需要有不同的污水处理工艺来处理。因此，在选择污水处理工艺的时候必需要认真考虑当地污水的情况，以及实际的污水处理的环境。

污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学，以及生物等几种。这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的污水混合使用。目前，污水处理的方法一般以生物处理法为主，辅以物理处理法和化学处理法。

常用的工业污水处理工艺有以下几种：

、传统活性污泥法：是一种最古老的工业污水处理工艺，该工艺的优点有：有机物去除率高，污泥负荷高，池的容积小，耗电省，运行成本低。该工艺的缺点有：普通曝气池占地多，建设投资大，满足国家标准相关指标范围小、易产生污泥膨胀现象，磷和氮的去除率低。

　　传统活性污泥法工艺流程图

A/O法：A/O法是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺，其中A代表Anoxic(缺氧的)，O代表Oxic(好氧的)。

　　A/O法工艺流程图

A2/O法：A2/O法也是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺，其中A2，即A-A，前一个A代表Anaerobic(厌氧的)，后一个A代表Anoxic(缺氧的);O代表(好氧的)。

　　A2/O法工艺流程图

A/B法：A/B法是吸附生物降解法的简称，该工艺没有初沉淀，将曝气池分为高低负荷两段，并分别有独立的沉淀和污泥回流系统。

SBR法：SBR法是歇式活性污泥法的简称，是一种按照一定的时间顺序间歇式操作的污水生物处理技术，也是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥工业污水处理技术，又称序批式活性污泥法。

　　工艺流程图

工作原理：

污水由进水系统通过粗格栅和清污机进行初步排除大块杂质物体，到达除砂池中。在除砂池系统中细格栅和转鼓清污机进一步净化污水中的细小颗粒物体，将污水中的细小沙粒滤除后进入氧化沟反应池。在该氧化沟系统中进行生化处理，分解污水中的有害物质，此环节用到一些化学药剂来加强处理效果，如复合碱、氯气、油絮凝剂等。对污水进行除油、消毒、调整PH值。同时在该系统中设置有溶解氧仪超声波检测器，通过它对污水中的含氧量进行检测，根据其反馈到PLC的值来控制曝气机变频器的运行，改变污水中溶解氧的含量。潜水搅拌机的作用是推进水流，使氧化沟的污水和活性污泥处于剧烈搅拌充分混合接触，使生化反应更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。经处理的污水进入沉淀池中，在刮泥机的作用下进行物理沉淀，为了加强沉淀效果，同时加入混凝剂和絮凝剂利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用更加容易沉降。污水经沉淀池处理最后到达脱水环节，离心式脱水机作用下进行脱水处理后排出清水。