摘要：目前，國內大多數自來水廠采用的是一種基于PLC的集散式(DCS，Distributed Control System)控制模式。文中介紹的是基于現場總線技術(FCS，Fieldbus Control System)的管控一體化網絡前端測控系統的設計與實現，是一種真正意義上的全分布式管控一體化網絡的前端配置方案。
關鍵詞：現場總線；管控一體化網絡；LonWorks；全分布式

針對水廠的生產流程，文中所講到的全分布式管控一體化網絡采用的是一種混合網絡拓撲結構。現場設備由智能節點通過雙絞線連接到LonWarkes總線網段上，總線網段再通過網絡接口設備連接到Internet／Intranet上，實現水廠控制網絡與信息網絡一體化。總體結構如圖1所示，上位機負責監控整個水廠現場生產情況，實現現場數據處理、信息存儲、報警、遠程控制等功能；網絡適配器PCNSS負責數據的上傳下
達，可把控制網絡的數據上傳到上位機，也可以把上位機的控制命令下發到控制網絡。也可以使用i．Lon100把上位機和前端現場控制網連接起來。i．Lon100既可以作為高性能的網絡接口，又可以作為底層節點開發工具。另外，i．Lon100還提供進程分配、數據記錄、信號傳送、信號檢測及報警等功能，既是路由器又是符合工業標準的Web服務器，可把LonWorks網絡上的智能設備連接起來，供Internet上的用戶訪問。這里，通過組態軟件CentruyStar及服務器LNS DDEServer／iLon100構建上層監控平臺，實現控制與管理的集成以及遠程監控。底層通過LON網連接各智能節點、變送器、執行機構，實現現場數據(如液位、溫度、壓力、流量等)采集與控制；遠程計算機通過Internet實現現場組態畫面的Web頁發布，授權用戶可通過瀏覽器在線瀏覽監控。

1 前端測控系統的設計與實現
如圖1所示，在底層，也就是前端測控現場，通過LonWorks中的LonMaker組建底層控制網LON(Local Operation Network)，利用NodeBu ilder編寫智能節點應用程序，以網絡變量實現LON網絡上的通信。圖中使用LON通用智能節點與各測試設備和控制裝置連接，向上與i．Lon 100連接。

智能節點使用的是一種基于LonWorks控制網絡技術的HLC-1回路控制器，它不僅能實現數據采集與處理，完成控制等功能，還提供通信接口，以公共協議進行通信，內設12位A／D轉換器，可對4路模擬信號進行轉換，輸入信號0～5 V或4～20 mA，即4通道模擬信號輸入；內設12位D／A轉換器，可對2路數字量信號進行轉換，輸出信號0～5 V或4～20 mA、即2通道模擬量輸出；另外還有2通道數字量(觸點或電平)輸入及2通道開關量輸出；還能實現2通道變量實現PID調節。在安裝完成后，HLC-1回路控制器不僅可以實時接收上位機的控制命令，實現對前端執行機構的控制，還可脫離上層管理系統，自行完成數據采集處理及前端設備運行調控。
在前端，根據受控對象的不同選用的設備有可編程控制器(PLC)、FRENIC5000G／P11S變頻器、網絡適配器等。可編程控制器，比如S7-200 CPU224XP CN，本身就具有很強的編程控制能力，因此可順利完成前端的監控功能。網絡適配器選用的是PCLTA-10，可插在PC機的擴展槽上，作為一個特殊的智能接口設備，既能與所有和總線掛接的現場智能節點進行對等雙向通信，又能快速實現復雜的數據處理和高級監控功能，在PC機與現場智能節點之間起到“上傳下達”的紐帶作用。
前端變送器與執行機構的選用，是基于水廠生產控制流程。所要采集的數據有液位、pH值、溫度、壓力、流量、余氯和泥土界面等。因此所使用的測試儀和變送器有超聲液位計、pH測量儀、溫度變送器、壓力變送器、電磁流量計、余氯分析儀、泥土界面儀、濁度儀、漏氯報警儀等。采用的控制有電機變頻調速、加氯與投藥泵計量、電磁閥開啟度控制等。現場執行裝置有調頻電機、電磁閥、繼電器等。系統運行時，整體構成閉環控制系統，自動運行，自動調節。管理人員也可從監控計算機發出指令，控制前端執行機構。