-■科技探討■現(xiàn)代污水廠PROFIBUS總線的應(yīng)用唐維1劉樹森2姜宇2(1.中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院264001; 2.煙臺(tái)市城市排水管理處264000 )摘要:簡(jiǎn)述profbus總線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展史，組成結(jié)構(gòu)以及總線訪問(wèn)控制方式，憑借開放性、集成化、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，profibus總線標(biāo)準(zhǔn)在污水處理行業(yè)中應(yīng)用越來(lái)她廣泛。為了充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì),與污水處理行業(yè)的自控系統(tǒng)的應(yīng)用好結(jié)合起來(lái)，應(yīng)有針對(duì)性在系統(tǒng)組態(tài)、通信配置、信息傳輸?shù)确矫婕訌?qiáng)應(yīng)用研究。關(guān)鍵詞:污水處理profibus自控系統(tǒng)由于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)可用功能及系統(tǒng)與設(shè)備特性。之一，以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開放的標(biāo)準(zhǔn)、眾2、PROFIBUS FMS多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為污水處理行業(yè)中FMS負(fù)責(zé)管理單元級(jí)(PLC和PC)數(shù)據(jù)通信。強(qiáng)大的FMS服最重要的和應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。務(wù)適用于廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合并在解決復(fù)雜的通信任務(wù)時(shí)擁有極大的在現(xiàn)代污水處理廠中很多現(xiàn)場(chǎng)通訊總線采用PROFIBUS總線靈活性。隨著工業(yè)以態(tài)網(wǎng)技術(shù)的迅速進(jìn)展，PROFIBUS FMS這一層標(biāo)準(zhǔn)，以西門子SIMATIC系統(tǒng)系列品為基礎(chǔ)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)通訊傳輸、控有被Etbernet所取代的趨勢(shì)。制設(shè)置進(jìn)行研究，確保將現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)控制站、各類設(shè)備儀表納入在PROFIBUS FMS中,第1層、第2層和第7層得以實(shí)現(xiàn)。其到整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，以確保整個(gè)處理工藝正常運(yùn)行。中應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范和低層接口。FMS包含應(yīng)用協(xié)議并提供通信服務(wù)。-、PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線使用概況介紹3、PROFIBUS PaPROFIBUS是于1987年由Siemens公司等13家企業(yè)和5家研究PROFIBUS PA是為自動(dòng)化過(guò)程工程所需的高速、可靠數(shù)據(jù)通機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)研定的,實(shí)現(xiàn)了IS0/OSI參考模型中的第1層和第2信而專門設(shè)計(jì)的。它將現(xiàn)場(chǎng)變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，通過(guò)分層，必要時(shí)還實(shí)現(xiàn)了第7層。第1層和第2層的線路與傳輸協(xié)議段耦合器可方便地將PA總線連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)。PROFTBUS符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)EIA、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC870 5-13]和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN60 870-PA使用擴(kuò)展的PROFIBUS DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。另外，它采用了5-1[4]。PROFIBUS協(xié)議包括三個(gè)主要部分: DP、 FMS、 PA:描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特性的PA行規(guī)(Profile)。這種傳輸技術(shù)遵循1、PROFIBUS DPIEC1158 -2[7]標(biāo)準(zhǔn)，能夠確保系統(tǒng)本征安全性并且可以通過(guò)總線為PROFIBUS DP是-種高速、低成本的通信總信，用于現(xiàn)場(chǎng)層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用段耦合器可以將PROFIBUS PA設(shè)備方便地集控制系統(tǒng)與分散I/0之間的數(shù)據(jù)通信。除能周期性地傳輸主、從成到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)中。站之間的數(shù)據(jù)外,它還提供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需的非周期性功能，以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理。二、污水廠以PROFIBUS總線基礎(chǔ)的自控系統(tǒng)模型PROFIBUS DP使用了第1層、第2層和用戶接口,第3層至第現(xiàn)代化的污水處理系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)管理與控制- -體化,實(shí)現(xiàn)辦7層未實(shí)現(xiàn)。這種精簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu)能夠保證高速的數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)直公自動(dòng)化。控制系統(tǒng)不僅與下層控制設(shè)備有良好的接口，而且具接數(shù)據(jù)鏈路映像程序( Direet Data Link Mper,DDLM)可以對(duì)第2有與上層管理系統(tǒng)集成的接口，同時(shí)具有可擴(kuò)展性。所以現(xiàn)代化層進(jìn)行訪問(wèn)。在用戶接口中詳細(xì)規(guī)定了各種PROFIBUS DP設(shè)備的污水處理系統(tǒng)要求在底層采用通用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線，上層則選用優(yōu)溜槽在支架后尾梁的前、后距離及上下高度，就可對(duì)采空區(qū)的各充填采煤后形成的采空區(qū)，矸石就不需要通過(guò)井筒運(yùn)輸?shù)降孛?，位置進(jìn)行充填(見充填支架圖)。地面也不需要鋪設(shè)軌道或皮帶運(yùn)輸機(jī)、提升絞車等設(shè)備來(lái)把矸石運(yùn)輸?shù)巾肥缴?，在地面就形不成矸石山。矸石運(yùn)輸過(guò)程就節(jié)省了很多環(huán)節(jié)，節(jié)省了大量的人力、物力、設(shè)備。同時(shí)消除了因運(yùn)輸環(huán)節(jié)過(guò)多而造成的不安全因素。根據(jù)新礦集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦統(tǒng)計(jì)(200萬(wàn)噸1年)每年可節(jié)省電費(fèi)80萬(wàn)元，人工費(fèi)120萬(wàn)元，材料、設(shè)備投入及維修費(fèi)等140萬(wàn)元。井上消除了研石山，節(jié)省了大量的土地并消除了矸石山形成的環(huán)境污染,此經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是無(wú)法衡量的。而采煤形成的采空區(qū)，造成地表面塌陷及地面建筑與公路的損壞危害更大，經(jīng)濟(jì)損失更加嚴(yán)重。隨眷國(guó)家對(duì)節(jié)能堿排、環(huán)境保護(hù)的加大管理，礦井矸石充填的應(yīng)用更加重要，因此矸石充填支架是未來(lái)煤礦三下采煤最具發(fā)展前景的推廣應(yīng)用設(shè)充填支架如圍備。中國(guó)煤化工4.礦井研石充填支架的經(jīng)濟(jì)效益YHCNMHG研石充填解決了礦井開采中研石不升井,井下矸石直接用來(lái)144 現(xiàn)代企業(yè)教育 MODERN ENTERPRISE EDUCATION2010年●06月●下期學(xué)術(shù).理論現(xiàn)代鑫昔 .仰斜長(zhǎng)壁采煤法在煤柱回收中的應(yīng)用李峰(新汶礦業(yè)集團(tuán)山東新泰271233 )摘要:新汶礦業(yè)集團(tuán)孫村堞礦針對(duì)原系統(tǒng)保護(hù)煤柱走向短、傾斜較寬的特征，改變以往走向長(zhǎng)壁式開采的模式,在-400水平原皮帶機(jī)井保護(hù)謀柱研究、應(yīng)用仰斜長(zhǎng)壁采煤法，大大減少了巷道掘進(jìn)工程量，實(shí)現(xiàn)了工作面提前投產(chǎn)、安全生產(chǎn)，緩解了生產(chǎn)接續(xù),取得了較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞:煤柱特征 仰斜長(zhǎng)壁 技術(shù)措施 開采效果1.前言平的主要生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了重建，在簡(jiǎn)化系統(tǒng)、臧少環(huán)節(jié)的同時(shí),新汶礦業(yè)集團(tuán)孫村煤礦開采深度已達(dá)到1300余米,是我國(guó)最解放原 系統(tǒng)保護(hù)煤柱約1000萬(wàn)噸，因此研究適合煤柱特點(diǎn)的開采深的礦井之- -.歷經(jīng)多年的開拓延深，現(xiàn)有-75、 -210、-400、方法， 實(shí)現(xiàn)安全、快速、經(jīng)濟(jì)開采，緩解礦井深部開采壓力，是-600、-800、-1100六個(gè)水平,其間-600至-1100水平,井田邊界礦井 面臨的重要課題。三次變更，主要生產(chǎn)系統(tǒng)隨之遷移,形成了系統(tǒng)復(fù)雜，戰(zhàn)線長(zhǎng)，中間環(huán)節(jié)多，效率低下的局面，遺留了大量的保護(hù)煤柱;同時(shí)深2. -400 水平原皮帶井十- -層保護(hù)煤柱概況部開采地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷層多，地壓大，巷道變形嚴(yán)重.支護(hù)、-400水平原皮帶井+- -層保護(hù)煤柱南鄰-210水平貫穿石門,維修困難，單進(jìn)難以提高，生產(chǎn)接續(xù)緊張，成為制約礦井發(fā)展的北臨 -400水平風(fēng)井保護(hù)煤柱,煤柱兩側(cè)已開采,煤柱平均走向長(zhǎng)兩大主要矛盾。通過(guò)科學(xué)分析,充分論證，對(duì)礦井-210至-800水340m,平均傾斜寬565.3m,傾角170 -19° ,傾斜面積192202 m' ,秀的監(jiān)控組態(tài)軟件。同時(shí)為了加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使整個(gè)系統(tǒng)能設(shè)備的狀態(tài)、 傳感器參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳;接夠長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障地運(yùn)行，需要采用容錯(cuò)技術(shù)。受控制級(jí)的指令對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。根據(jù)全集成自動(dòng)化(aoally Integrated Automaion)的思想，將現(xiàn)控制涉及PROFIBUS協(xié)議PROFIBUS _DP和PROFTBUS-PA兩污水廠控制系統(tǒng)分為管理級(jí)、控制級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。個(gè)部分。PROFIBUS-DP是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達(dá)到12M。1、管理級(jí).PROFIBUS -DP可以連接遠(yuǎn)程IO、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人管理級(jí)是系統(tǒng)的核心部分，主要是完成對(duì)污水處理過(guò)程各部機(jī)界面 HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備，- 條PROFIBUS-分的管理和控制，并實(shí)現(xiàn)廠級(jí)的辦公自動(dòng)化。管理級(jí)提供人機(jī)接DP 總線可以最多連接123個(gè)從站設(shè)備。PROFIBUS _DP的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)口,是整個(gè)控制系統(tǒng)與外部信息交換的界面。管理級(jí)的各臺(tái)計(jì)可以是總線型、 星型和樹型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖，算機(jī)具有相互通訊的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換或共享。考慮到管理層也支持紅外傳輸，采用雙絞線時(shí)，不加中繼器最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)功能結(jié)構(gòu)的層次性和可分割性，采用客戶1服務(wù)器(Client 11.2公里，最多可以采用9個(gè)中繼器，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)9公里。Server )的體系結(jié)構(gòu)。采用光纖時(shí)，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)100公里以上,其中采用多膜光服務(wù)器選用大型的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，滿足開放、分布式數(shù)據(jù)纖,兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3公里，采用單膜光纖時(shí)，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)庫(kù)管理方式的要求。服務(wù)器具有遠(yuǎn)程控制操作功能、狀態(tài)顯示功距離可達(dá)3 公里。能、數(shù)據(jù)處理功能、報(bào)警功能、報(bào)表功能、通訊功能和冗余功能PROFTBUS -PA是低速現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，通訊速率為31.25kb/s,支等。客戶1服務(wù)器均安裝監(jiān)控組態(tài)軟件，其中上位機(jī)、服務(wù)器均持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、 總線型、混合型、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PROFIBUS-PA根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置兩臺(tái)以上，實(shí)現(xiàn)冗余，互為備用。主要用于連接現(xiàn)場(chǎng)智能儀表，如壓力、溫度、液位、流量等變送2、控制級(jí)器及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)等?？梢圆捎闷帘坞p絞線電纜，也可采用非屏蔽控制級(jí)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，也是管理級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)之間的雙絞線電纜， 可通過(guò)總線供電。樞紐層。其主要功能是接受管 理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對(duì)污水處總的來(lái)說(shuō)，在污水處理控制系統(tǒng)中采用現(xiàn)場(chǎng)總線改變了傳統(tǒng)理生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)輸送到管理層。控制級(jí)的全模擬量傳 輸?shù)姆绞?，在現(xiàn)場(chǎng)總線級(jí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字量傳輸，達(dá)到要求具有高可靠性，所以在系統(tǒng)的關(guān)鍵部分中要采用冗余技術(shù)，了 提高信號(hào)傳送精度,增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制靈活性，降低現(xiàn)場(chǎng)儀表初裝采用一主一備的形式，兩個(gè)PLC之間通過(guò)并行總線通訊，進(jìn)行信費(fèi)和設(shè)計(jì)施工費(fèi)用， 減少電纜敷設(shè),易于維護(hù)和擴(kuò)展的目的。在息交換，相互監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備冗余。提高了污水處理工藝的同時(shí)，降低了能耗，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效控制級(jí)具體是由高速工業(yè)以太網(wǎng)以及連接在總線上的擔(dān)任監(jiān)益 與社會(huì)效益?？刈鲃?wù)的工作站或顯示操作站、工程師站、PLC/DCS 控制器組成。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)的通訊速率也在不斷參考文獻(xiàn):提高，目前工業(yè)級(jí)的千兆以太網(wǎng)已經(jīng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域大量應(yīng)。工業(yè)通信指南，北京:人.用。民郵電中國(guó)煤化工3、現(xiàn)場(chǎng)級(jí):TYHC NMH G用，北京:清華大學(xué)出現(xiàn)場(chǎng)級(jí)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)主要由一次儀表(如版社, 199.U液位計(jì)、DO傳感器等)控制設(shè)備等組成。其功能主要是對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)代企業(yè)教育MODERN ENTERPRISE EDUCATION， 145