水厂智慧水务自动控制系统的设计方法

一般的自控系统分为上位机和下位机两个部分。下位机一般由PLC及相关电器柜组成，负责实地的控制运行；上位机一般由组态软件及计算机组成，负责上层的监视和控制。故在最初的方案设计时按照常规，采用了上位机+下位机的方案。但是考虑到该水厂并无全厂DCS系统的现实情况，作为一个简单独立的系统为其配置单独的上位机似乎意义不大。

因为上位机具有三种功能：

第一是远程控制桁车，即在控制室操作按键来控制桁车的运行。

第二是监视桁车运行，即在电脑画面上监视桁车运行。

第三是桁车运行组合编程。

上位机的唯一优势是运行组合编程，涉及复杂的操作，上位机比较占有优势。但组建上位机还需涉及无线通讯和控制台计算机，组态软件购置等成本，故决定将运行组合编程模式集成在现场操作箱上以实现低成本目标。

水务行业在建立自控系统时一般采用上位机下位机相结合的方式。上位机一般采用组态软件和数据库构成，下位机一般采用嵌入式计算机，例如PLC等。一般使用以太网进行通信，也有采用移动式设备通过无线网络进行通信。

目前，上位机的发展朝着简单化和傻瓜化方向发展，提供的组态模块越来越多，越来越有用，组态软件的数据库和判断方式也越来越智能化。国产的组态软件使用较多的是组态王，而国外品牌流行的更多，在水行业中，Intouch，Ifix等使用较多。

组态软件本质上是一种傻瓜化的编程方式，它的本意是让工艺工程师可以使用编程，所用到的语句和函数都是十分的简单。只要懂得水处理工艺，就能使用它来实现工程师的意图。但是在实际的操作过程中，这种美好的想法并不存在。过于依赖于外包服务团队的水务企业弱化了基本的技能培训。一方面，对于生态企业来说是多了一份市场，另一方面，对于水务企业来说，于自身的发展十分不利。

而下位机PLC的发展趋势是越来越集成化，PLC朝着PC构架发展，集成的功能也越来越多，很多需要在上位机实现的功能在PLC上亦可以实现。而随着现场总线协议的推出，上位机到下位机的穿透力也越来越强。

基于现场总线上的控制称为现场总线控制系统简称FCS。但是现场总线标准实在太多，除了国际标准外，还存在欧洲标准以及一些大公司的标准等，互相之间的操作性不好。根据考察报告反映，国外同行存在多种协议标准并存的情况，而且互相之间的操作也不是很好。现场总线的理想方式一般在同种品牌，同种协议的情况下实现的较好，在跨品牌和跨协议上的效果就逊色多了。

现在FCS应用中一般都将现场总线作为自动化控制系统的底层网络，而将以太网作为自己的控制网络。和现场总线相比，以以太网为代表的网络信息通信技术，以其协议简单、完全开放、稳定性和可靠性好，得到了广泛的技术支持。以太网具有应用广泛，资源丰富；网络拓扑结构灵活；通信速率高，数据通过能力强；与其它网络连接容易，多种操作系统支持等优点。