1 前言
隨著我國經濟的快速發展，污水處理已經成為一個重要的行業，如何對排污企業排污量進行監控也成為一個重要的課題。
無錫市前洲鎮是一個經濟發達重鎮，該鎮有三十余家印染企業，各企業污水都需要集中處理。為此，該鎮建立了污水管網，管網按地域分為11 個站，在印染企業進入污水處理廠管道上安裝閥門、采樣裝置。通過采樣裝置采集各企業的平均化學耗氧量COD，結合累計流量對各企業收取排污費。
該污水管網監控系統采用電話線作為傳輸介質，它具有安裝簡單，傳輸可靠的特點。使用奧地利貝加萊公司PCC 作為監測站監控集中控制設備，PCC 除具有普通PLC 的控制特點外，還可以使用通用的調制解調器，可以編制自定義的通訊協議，具有很好的系統開放性和可擴展性。
2 通訊方式及功能特點
監控系統根據各現場設備的控制要求，確定程序控制的方式及實現的功能。參加控制的主要設備有：流量計、電動調節閥、電動球閥、取樣泵等。
2.1 現場控制方式
現場控制方式采用程序自動控制、就地手動控制和遠程手動控制三種方式。現場電動閥門在電氣上實現聯鎖。
程序自動控制為正常的控制方式，現場PCC 根據設定要求，控制流量計對流量進行計量，電動球閥或取樣泵對污水進行自動采樣。
遠程手動控制方式可以讓運行人員在污水處理廠控制室對各現場設備作單獨的操作。在計算機和現場設備撥號連通的情況下，設定自動采樣或手動采樣一次，采樣時間間隔可以設定；控制電動閥門開啟、關閉；對現場PCC 校時；采集現場流量數據及設備工作狀態。
2.2 管理監控功能
在中心監控室CRT 上對11 個監測站進行巡檢或定點監測，可以采集到現場11 個監測站的流量、設備工作狀態，并顯示該監測站某廠瞬時流量、某廠日累計流量、超過設定日累計流量報警、閥門開啟狀態、閥門故障狀態、采樣狀態、現場電源狀態、現場手/自動狀態等。
根據某廠是否超過設定日累計流量設定，由運行人員通知有關管理人員決定是否對該廠管道上的閥門遠程遙控關閉，切斷流量。
根據管理人員要求，運行人員對各監測站的采樣時間間隔進行設定，設定24 小時自動采樣或手動采樣一次。
在模擬屏上顯示廠區平面圖和現場各個廠的排水情況。
2.3 遠程通訊功能
現場PCC 和中心監控室通過電話線和調制解調器通訊。
系統由中心監控室和11 個監測站組成，結構圖如圖1 所示。
圖1 監控系統結構圖
現場自動控制設備采用PCC 控制器，與中心監控室通訊發送數據（日累計流量、閥門狀態），并具有故障報警、自動撥號等功能。
中心監控室使用PCC 控制器作為主站，實現和現場通訊。同時通過RS232 口控制模擬屏的顯示，監控計算機和PCC 控制器通訊，顯示各種數據、畫面，實現報表處理。
通訊協議：由于PCC 控制器具有開放性的編程方式，采用了自定義的協議。定義了包含現場狀態，中心控制命令的協議。
使用兩臺調制解調器，考慮到通訊站點較多，一臺用于發布主站通訊命令，另一臺用于獲取現場報警，從而保證了通訊的暢通。
3 系統配置
3.1 控制器選型
從可靠性、上位機接口、遠程通訊功能及計算機聯網等多方面考慮采用奧地利貝加萊公司的PCC 控制器。
其中主站使用存儲容量較大的2003 系列CP476，該控制器自帶1 個RS232 接口，用來編程和上位機通訊使用；再擴展3 個IF311 分別用來和兩個調制解調器，1 個模擬屏通訊。
現場控制器采用2003 系列CP474，該控制器自帶1 個RS232 接口，通過該接口和調制解調器通訊。
3.2 組態軟件
使用美國Iconics 公司的Genesis 組態軟件。
計算機通過使用奧地利貝加萊公司的OPC 軟件和Genesis 軟件實現畫面顯示、報警、報表等上位機功能。
3.3 模擬屏
采用馬賽克拼塊式模擬屏，顯示單元為LED、旋轉燈和數顯表。
當現場某廠瞬時流量大于零時，LED 燈顯示為綠色；當瞬時流量為零時，LED 燈顯示為紅色。
當現場設備運行時，旋轉燈開始旋轉，設備停止時，旋轉燈停止旋轉。
數顯表顯示日累計流量。
4 Modem 的通訊控制
(1) 報文
該系統的通訊協議是自定義的通訊協議。
本設計傳輸的數據單位是數據包，數據包長度是可伸縮的，包的結構如下：
發送的數據分別包括3 個字節的幀頭和幀尾，以保證每次接收端都可以收到正確的報文。
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報頭
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功能碼
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數據區或命令參數
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CRC
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報尾
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#B#
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ABC
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#E#
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(2) Modem 的選型
所有Modem 使用兼容賀氏指令集的聯想射雕通用型調制解調器。
(3) Modem 通訊控制
Modem通過AT 指令控制它在在線狀態、命令狀態、離線狀態之間轉換。
(4) 通訊握手
在Modem 數據在線狀態下，進行數據握手。在該系統中中心監控室的PCC 和現場PCC 都可以是通訊主站或通訊從站。當中心監控室發布命令時，中心監控室的PCC 是通訊主站；當現場PCC 報警時，現場的PCC 是通訊主站；各PCC 都處于待撥狀態，等候被呼叫。
當數據在線狀態下，PCC 分析獲取的數據，并分析是否為正確的報文；當報文正確時分析功能碼執行操作。
5 上位機的操作界面
管網監控系統操作界面如圖2 所示，可實現如下功能。
在有系統報警時，畫面上可以顯示如下畫面：
當按對應報警時，可確認解除報警。
系統接受如下報警：現場電源故障；閥門故障；流量超限；廠區反應池pH 超限（在場區畫面上可以設定報警范圍）；停風機；停閥門。
在如圖2 所示的畫面上可以在定點監測時操作現場采樣閥：
圖2 一號監測站監控界面
在如圖3 所示的畫面中可以設定現場手動/自動采樣及采樣時間間隔。
圖3 設定畫面
先修改采樣時間間隔后，設置采樣間隔，再設置手動采樣/自動采樣，發布開始采樣命令。
圖4 設定畫面
采樣閥的操作：分為手動采樣、自動采樣。所有采樣命令必須在定點監測時發出，手動采樣時現場設備只采集一次；自動采樣時每隔兩個小時采樣一次，共采樣一天，共12 次。
高級命令菜單（圖4）
[巡檢命令]：巡檢現場11 個泵站的實時狀態，后面的按鈕可以設定是否巡檢該站。
[日巡檢次數]：設定每天的巡檢次數，巡檢間隔時間計算方法24/日巡檢次數。
[昨日報表命令]：采集現場11 個泵站的昨日日累計流量，是否采集由設置巡檢站狀態決定。
[從站校時]：用主PCC 時間設定現場PCC 時間。
[刷新模擬屏]：強制刷新模擬屏一次。
[熱啟動]：主PCC 重新開始運行。
[冷啟動]：主PCC 重新開始運行，并清除所有緩存。
6 結語
系統投入運行，使該污水處理廠的工作人員工作強度大大減輕，從原先的三十多個廠定期采樣，抄表改進為現在的自動采樣，自動抄表。污水處理廠獲取了每個平均COD 數據，流量數據，大大提高了該廠的經濟效益和服務水平。