現場(chǎng)總線(xiàn)在污水廠(chǎng)中的應用

第32卷第2期計算技術(shù)與自動(dòng)化Vol.32.No. 2201 3年6月Computing T echnology and AutomationJun.201 3文章編號:1003- 6199(2013)02 -0027 -03現場(chǎng)總線(xiàn)在污水廠(chǎng)中的應用王樹(shù)東，2,金魯東',何巍3(1.蘭州理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,甘肅蘭州730050; 2. 甘肅省工業(yè)過(guò)程先進(jìn)控制重點(diǎn)實(shí)驗室,甘肅蘭州730050; .3. 甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院,甘肅蘭州700000摘要:隨著(zhù)自 動(dòng)化程度的不斷提高,污水廠(chǎng)的控制系統中的智能儀表及現場(chǎng)總線(xiàn)的應用越來(lái)越廣泛。但隨之而來(lái)的是各種儀表通訊協(xié)議的選擇和現場(chǎng)總線(xiàn)的選擇。各設備廠(chǎng)家設備支持的通訊協(xié)議不盡相同，為此,在污水處理控制系統的設計中,選擇Profibus- DP 作為全廠(chǎng)的總線(xiàn)協(xié)議,并將其它總線(xiàn)協(xié)議轉換為Profibus-DP協(xié)議，使污水處理廠(chǎng)的現場(chǎng)總線(xiàn)結構統一,提高了系統的可靠性,這在系統的網(wǎng)絡(luò )設計中具有一定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞:Profibus-DP;現場(chǎng)總線(xiàn);儀表;污水處理中圖分類(lèi)號:TP273.5文獻標識碼:AApplication of Field Bus in the Wastewater Treatment PlantW ANG Shu-dongl'2 ,JIN Lu-dong' ,HE Wei3(1. College of Electrical and Information Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050;2. Key Laboratory of Gansu Advanced Control for Industrial Processes, Lanzhou 730050;3. Electric Power Research Institute of Gansu Provincial Power Company , Lanzhou 730000 ,China)Abstract: With the continuous improvement of the degree of automation, the use of intelligent instrumentation and fieldbus become more and more widely in the wastewater treatment plant control system. But a variety of instrument communica-tion protocol selection and choice of field bus are followed. Equipment manufacturers may support different communicationprotocols. So, in the control system design of wastewater treatment plant, chooses the Profibus-DP as the main field bus,and converts other protocol to Profibus DP protocol. That makes the system' s field bus unify and improves the reliability ofthe system, and has promotional value in network design.Key words: Profibus-DP; field bus; field instruments ;sewage treatment這些設備、儀表及PLC均來(lái)自不同廠(chǎng)家,這為設備1引言之間的數據交換造成了困難。通過(guò)對系統網(wǎng)絡(luò )結構的優(yōu)化設計,本控制系統選擇了Profibus-DP 協(xié).隨著(zhù)自動(dòng)化程度的不斷提高,污水廠(chǎng)的控制系議作為成套設備、現場(chǎng)儀表及PLC的通訊協(xié)議。統中的智能儀表及現場(chǎng)總線(xiàn)的應用越來(lái)越廣泛。Profibus-DP是一種用于工廠(chǎng)自動(dòng)化車(chē)間級監甘肅省某縣的城鎮污水處理廠(chǎng)于今年上半年投入控和現場(chǎng)設備層數據通訊與控制的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，.運行,廠(chǎng)區使用了大量的智能儀表對水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)它可以實(shí)現現場(chǎng)設備層到車(chē)間級監控的分散式數的監測,也使用了一些成套的控制設備,來(lái)完成特字控制和現場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò )[1],是一種高速低成本的通定的控制要求,這有利于增加系統運行的穩定性。信,可以代替24V DC或4~20mA信號傳輸。并中國煤化工收稿日期:2012-12-.MH作者簡(jiǎn)介:王樹(shù)東(1965- ),男 ,山東青島人,教授,碩士生導師,研究方向:計算機自iCN M HG年與應用(E-mail: ywang8s8d@ 163. com) ;金魯東(1988--),男,山東秦安人，碩士研究生,研究方向:計算機技術(shù)應用,現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應用。28計算技術(shù)與自動(dòng)化2013年6月且Profibus-DP作為最實(shí)用可靠的現場(chǎng)總線(xiàn)之一，柵、加氯間和污泥脫水機房的S7-200從站的通信。在國內也得到了很廣泛的應用。很多PLC的生產(chǎn)根據現場(chǎng)設備到控制器的連接方式,現場(chǎng)總線(xiàn)廠(chǎng)家及儀表生產(chǎn)廠(chǎng)家均對Profibus-DP協(xié)議做了的拓撲結構通常采用線(xiàn)形、樹(shù)形和環(huán)形這三種方相應的通訊模塊,這就使其在控制系統中更廣泛的式。Profibus-DP采用的是線(xiàn)形結構,用一根總干使用成為可能。線(xiàn)從控制器連接到受控對象,總線(xiàn)電纜從主干電纜分支到現場(chǎng)設備處,控制器掃描所有I/O站上的2系統結構輸人,必要是還可以發(fā)送信息到輸出通道,實(shí)現主一從方式和對 等式通信[2]?？刂葡到y的Profibus-根據污水廠(chǎng)的布局，選擇使用兩個(gè)PLC控制DP總線(xiàn)以AC500 系列PLC作為主站,與其他設站來(lái)完成整個(gè)廠(chǎng)區的監控工作。兩個(gè)PLC控制站備以總線(xiàn)的形式連接,中間的設備的DP頭的終端均選用了ABB公司的AC500系列PLC,它具有網(wǎng)電阻在OFF位置,終端的設備終端電阻在ON位絡(luò )功能強、可靠性高、價(jià)格適中的特點(diǎn),尤其是近十置。設備的連接方式如圖2所示。幾年，我國的污水供水項目，以ABB公司的AC500系列PLC為核心的控制系統，有很多的工CM572流量計EM277程實(shí)例。全廠(chǎng)的網(wǎng)絡(luò )采用雙層網(wǎng)絡(luò )結構,底層使用的是Profibus-DP總線(xiàn)Profibus-DP總線(xiàn)，上層選用了傳輸速度更快,應用更為廣泛的以太網(wǎng)。中控室和PLC站均使用了netlink光纖收發(fā)器,通過(guò)光纖連接,傳輸距離更遠SC1000SC200變頻器且不受其他設備的干擾,使通信更加穩定。網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示。圖2 Profibus-DP總線(xiàn)結構計算機打印機，3系統功能3.1格柵機設 備的控制交換機.o..光電轉換器本項目中使用的格柵機是由江蘇天雨環(huán)保集團有限公司的成套設備,使用西門(mén)子S7- 200的EtherNetPLC作為控制器,并帶有Profibus-DP通訊模塊EM277。在調試過(guò)程中,根據業(yè)主要求,重新編寫(xiě)了格柵機控制系統的程序,使其具有現場(chǎng)和遙控兩種控制方式,可以通過(guò)就地柜上得旋鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行選PLC 1PLC2擇。Profibus-DP現場(chǎng)控制使用了時(shí)間繼電器實(shí)現了格柵機和輸送機的自動(dòng)運行,通過(guò)時(shí)間繼電器可以實(shí)現對格---面--一-面柵機和輸送機運行時(shí)間的控制。在遙控方式下,格現場(chǎng)儀表/柵機和輸送機的啟停通過(guò)上位機進(jìn)行控制。通過(guò)設備Profibus-DP總線(xiàn)進(jìn)行通訊，上位機可以通過(guò)對V困1系統網(wǎng)絡(luò )總圖存儲區的讀寫(xiě),實(shí)現對格柵機的控制及運行狀態(tài)的監控。在遙控的控制方式下,格柵機可以實(shí)現通過(guò)在每個(gè)PLC控制站中,掛有ABB的Profibus-時(shí)間來(lái)控制格柵機系統的啟停和通過(guò)格柵前后液DP通訊模塊CM572-DP,以PLC2為例,在PLC .位差來(lái)控制中國煤化工行停止時(shí)間可背板_上掛有兩個(gè)CM572-DP通訊模塊,用來(lái)完成以在上位監THCNMHG以在上位機上與一號和二號CASS池預反應區、主反應區的水質(zhì)將運行方式設定為按照液位差采進(jìn)行啟停,啟停的檢測的儀表的通信,與各種流量計的通信及與細格液位差也是可以在上位機上進(jìn)行設定的。.第32卷第2期王樹(shù)東等:現場(chǎng)總線(xiàn)在污水廠(chǎng)中的應用29這樣,通過(guò)Profibus-DP通訊總線(xiàn),不但實(shí)現SC1000.上即可,無(wú)需做專(zhuān)門(mén)設定或配置軟件,在后了對現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)的監控,還可以實(shí)現多數期的功能擴展中也是極其方便的。本系統中在進(jìn)據的通訊,以完成較為復雜的控制。出廠(chǎng)水和CASS池主反應區安裝了SC1000,用來(lái)3.2加氯間和脫水機房的控制檢測進(jìn)出廠(chǎng)污水的COD、BOD、PH、Ss;CASS池城市污水經(jīng)過(guò)生物二級處理后,水中病原菌等污水的DO、ORP、PH、MLSS。對于貯泥池及有害細菌得到了--定的去除,但要達到污水排放衛CASS池的預反應區,選擇安裝了SC200, SC200生指標水中大腸桿菌等仍較多。本項目加氣主要最多可連接2個(gè)探頭。貯泥池上安裝ss探頭，對排放尾水進(jìn)行消毒，設計采用二氧化氯消毒法。CASS池預反應區安裝DO和ORP探頭。此套加氯消毒設備是由青島金海晟環(huán)保設備有限SC1000和SC200 均支持Modbus 和Profi-公司生產(chǎn)制造,此套設備可以自動(dòng)完成出廠(chǎng)水的消bus-DP通訊協(xié)議,只需將相應的網(wǎng)絡(luò )通訊卡插在毒過(guò)程,控制器為西門(mén)子S7-200PLC,通過(guò)Profi-表頭上，接人通訊網(wǎng)絡(luò )即可。本系統中使用了bus-DP通信,可以將設備的狀態(tài)讀到上位機中。Profibus-DP通訊。正確安裝Profibus-DP通訊卡本項目污泥處理主要作用是降低污泥含水率，后,進(jìn)入系統設置一>網(wǎng)絡(luò )設置一> 現場(chǎng)總線(xiàn),其污泥脫水機房承擔降低污泥中含水量的任務(wù)。中可以設置電報(傳輸的數據結構和內容)、Profi-CASS池產(chǎn)生的污泥通過(guò)剩余污泥泵提升到貯泥bus-DP地址、以及simulation模擬量設置。在配池,由貯泥池再提升至脫水機房進(jìn)行污泥脫水。污置好一個(gè)探頭后,其他的探頭只需在電報里面添加泥脫水機房的設備由安徽國禎環(huán)保節能科技股份即可在Profibus-DP主站中找到相應的數據,而無(wú)有限公司生產(chǎn)制造。帶式壓濾脫水機是由上下兩需進(jìn)行傳感器設定及網(wǎng)絡(luò )設定。條張緊的濾帶夾帶著(zhù)污泥層,從一連串有規律排列進(jìn)廠(chǎng)水流量,CASS池剩余污泥流量的流量計的輥壓簡(jiǎn)中呈S形經(jīng)過(guò),依靠濾帶本身的張力形成均采用的中環(huán)天儀的流量計,該流量計支持Profi-對污泥層的壓榨和剪切力,把污泥層中的毛細水擠bus-DP通訊,可以直接將其接人Profibus-DP線(xiàn)壓出來(lái),獲得含固量較高的泥餅,從而實(shí)現污泥脫形網(wǎng)絡(luò )。瞬時(shí)流量和累計總流量總可以直接通過(guò)水。此套設備的控制器也是西門(mén)子S7-200的.通訊來(lái)讀到上位機中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。PLC,同樣通過(guò)Profibus-DP 現場(chǎng)總線(xiàn)，可以將污泥脫水機房的設別的狀態(tài)上傳到中控室的上位機.4結束語(yǔ)上進(jìn)行監控。3.3鼓風(fēng)機變頻器的控制Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)是一種數字通信網(wǎng)絡(luò )技由于很多變頻器都是只支持Modbus總線(xiàn)協(xié)術(shù),這就在一定程度上避免了模擬信號受干擾能力議,而不支持Profibus-DP總線(xiàn)協(xié)議,本系統中采差的缺陷,并且一根總線(xiàn)上可以傳輸多個(gè)信號,這用的森蘭SB70變頻器就屬于這種情況。這就為就大量減少了導線(xiàn),并且這種總線(xiàn)的方式使設備的污水處理廠(chǎng)的總線(xiàn)的統- -帶來(lái)了困難。如果在調整及擴展更加方便,增加了系統的可靠性。將PLC上添加Modbus通訊模塊,勢必會(huì )增加成本，Profibus-DP總線(xiàn)技術(shù)應用到污水處理廠(chǎng)的整個(gè)控同時(shí)也加重了控制器的負擔。所以本系統中考慮制系統中,使系統具有了通信能力強、組網(wǎng)方便、維將鼓風(fēng)機變頻器的通訊協(xié)議由Modbus轉成Pro-護方便等特點(diǎn),這在系統的網(wǎng)絡(luò )設計中具有一定的fibus-DP。本系統采用了北京微硬創(chuàng )新的PBMD推廣價(jià)值。-20來(lái)進(jìn)行Modbus與Profibus-DP的協(xié)議轉換。這樣就可以將通訊協(xié)議統-起來(lái),系統結構得到了參考文獻優(yōu)化,也更便于調試與維護。3.4哈希水質(zhì)檢測智能儀表及流量計1]鄭卓,張東,劉旭東,等.Profibus和Profinet在工業(yè)鍋爐監控哈希公司是全球領(lǐng)先的水質(zhì)分析解決方案的中的應用[].自動(dòng)化儀表,2010,31(3) :38 - 40. .提供商,其水質(zhì)檢測的儀表有SC1000和SC200。2]高明遠.基于PROFIBUS總線(xiàn)技術(shù)的變頻恒壓供水控制系統[J].中國給水排水2012.281).56- - 58_SC1000是HACH的所有數字傳感器的操作平3] 李福祥,郭中國煤化工廢次鈉污水處臺,最多可以連接8個(gè)探頭,并且是即插即用的,需理系統的設:YHC N M H G):45-48.要檢測水質(zhì)的哪方面參數,直接將相應的探頭插到