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Vo.32,No.22013年6月Computing Technology and AutomationJun,2013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1,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7300503.甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院,甘肅蘭州730000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」定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞 Profibus-DP;現場(chǎng)總線(xiàn);僅表;污水處理中圖分類(lèi)號:TP273.5獻標識碼:AApplication of Field Bus in the Wastewater Treatment PlantWANG Shu-dong. 2, JIN Lu-dong, HE We(1. College of Electrical and Information Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050;2. Key Laboratory of Gansu Advanced Control for Industrial Processes, Lanzhou 7300503. 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 communication 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 busand converts other protocol to Profibus-DP protocol. That makes the systems field bus unify and improves the reliability ofthe system, and has promotional value in net work designKey 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PC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 ),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2VDC或4~20mA信號傳輸。并收稿日期:2012-12-02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:計算機自動(dòng)控制技術(shù)、現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的教學(xué)與應用(maii:yanga88d@163.com);金魯東(1988-)男,山東秦安人,碩土研究生,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IO站上的2系統結構輸入,必要是還可以發(fā)送信息到輸出通道,實(shí)現主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站均使用了日白國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[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)光電轉換器光電轉換器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 IPLC 2擇Protibus-DPProfibus-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/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)設備設備Profibus-DP總線(xiàn)進(jìn)行通訊,上位機可以通過(guò)對Ⅴ圖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)控制格柵機系統的啟停。運行停止時(shí)間可背板上掛有兩個(gè)CM572DP通訊模塊,用來(lái)完成以在上位監控軟件中直接給定,也可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來(lái)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一定的去除,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。本項目加氯主要最多可連接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,接入通訊網(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)、 ProfiCASS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筒中呈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,可以直接將其接入 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)的統一帶來(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)議統一起來(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[]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[J.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,2012,28(1):56-58SC10.是HACH的所有數字傳感器的操作平[3]李福祥,郭利進(jìn),李路,等基于PLC軟冗余的廢次鈉污水處臺,最多可以連接8個(gè)探頭,并且是即插即用的,需理系統的設計[.自動(dòng)化與儀表,2011,26(11):45-48要檢測水質(zhì)的哪方面參數,直接將相應的探頭插到