第32卷第2期計(jì)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(hào):1003-6199(2013)02-0027-03現(xiàn)場(chǎng)總線在污水廠中的應(yīng)用王樹東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)過程先進(jìn)控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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:隨著自動(dòng)化程度的不斷提高,污水廠的控制系統(tǒng)中的智能儀表及現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用越來越廣泛,但隨之而來的是各種儀表通訊協(xié)議的選擇和現(xiàn)場(chǎng)總線的選擇。各設(shè)備廠家設(shè)備支持的通訊協(xié)議不盡相同,為此,在污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,選擇 Profibus-DP作為全廠的總線協(xié)議,并將其它總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為Profibus-DP協(xié)議,使污水處理廠的現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)統(tǒng)一,提高了系統(tǒng)的可靠性,這在系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中具有」定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞 Profibus-DP;現(xiàn)場(chǎng)總線;僅表;污水處理中圖分類號(hào):TP273.5獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shè)備、儀表及PLC均來自不同廠家,這為設(shè)備1引言之間的數(shù)據(jù)交換造成了困難。通過對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),本控制系統(tǒng)選擇了 Profibus-DP協(xié)隨著自動(dòng)化程度的不斷提高,污水廠的控制系議作為成套設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)儀表及PC的通訊協(xié)議統(tǒng)中的智能儀表及現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用越來越廣泛Profibus-DP是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)甘肅省某縣的城鎮(zhèn)污水處理廠于今年上半年投入控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通訊與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),運(yùn)行,廠區(qū)使用了大量的智能儀表對(duì)水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)它可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)的監(jiān)測(cè),也使用了一些成套的控制設(shè)備,來完成特字控制和現(xiàn)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(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。信,可以代替2VDC或4~20mA信號(hào)傳輸。并收稿日期:2012-12-02作者簡(jiǎn)介:王樹東(1965-),男,山東青島人,教授,碩士生導(dǎo)師,研究方向:計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的教學(xué)與應(yīng)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(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用計(jì)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(xiàn)場(chǎng)總線之一,柵、加氯間和污泥脫水機(jī)房的S7-200從站的通信在國(guó)內(nèi)也得到了很廣泛的應(yīng)用。很多PLC的生產(chǎn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到控制器的連接方式,現(xiàn)場(chǎng)總線廠家及儀表生產(chǎn)廠家均對(duì) Profibus-DP協(xié)議做了的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常采用線形、樹形和環(huán)形這三種方相應(yīng)的通訊模塊,這就使其在控制系統(tǒng)中更廣泛的式。 Profibus-DP采用的是線形結(jié)構(gòu),用一根總干使用成為可能。線從控制器連接到受控對(duì)象,總線電纜從主干電纜分支到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處,控制器掃描所有IO站上的2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輸入,必要是還可以發(fā)送信息到輸出通道,實(shí)現(xiàn)主從方式和對(duì)等式通信2?？刂葡到y(tǒng)的 Profibus-根據(jù)污水廠的布局,選擇使用兩個(gè)PLC控制DP總線以AC500系列PLC作為主站,與其他設(shè)站來完成整個(gè)廠區(qū)的監(jiān)控工作。兩個(gè)PLC控制站備以總線的形式連接,中間的設(shè)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(shè)備終端電阻在ON位絡(luò)功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格適中的特點(diǎn),尤其是近十置。設(shè)備的連接方式如圖2所示。幾年,我國(guó)的污水供水項(xiàng)目,以ABB公司的AC500系列PLC為核心的控制系統(tǒng),有很多的工CM572流量計(jì)EM277程實(shí)例。全廠的網(wǎng)絡(luò)采用雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),底層使用的是Profibus-DP總線Profibus-DP總線,上層選用了傳輸速度更快,應(yīng)用更為廣泛的以太網(wǎng)。中控室和PLC站均使用了日白國(guó)netlink光纖收發(fā)器,通過光纖連接,傳輸距離更遠(yuǎn)SC1000SC200變頻器且不受其他設(shè)備的干擾,使通信更加穩(wěn)定。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖2 Profibus-DP總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)打印機(jī)3系統(tǒng)功能3.1格柵機(jī)設(shè)備的控制交換機(jī)[光電轉(zhuǎn)換器本項(xiàng)目中使用的格柵機(jī)是由江蘇天雨環(huán)保集團(tuán)有限公司的成套設(shè)備,使用西門子S7-200的EtherNetPLC作為控制器,并帶有 Profibus-DP通訊模塊EM277。在調(diào)試過程中,根據(jù)業(yè)主要求,重新編寫光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器了格柵機(jī)控制系統(tǒng)的程序,使其具有現(xiàn)場(chǎng)和遙控兩種控制方式,可以通過就地柜上得旋鈕開關(guān)進(jìn)行選PLC IPLC 2擇Protibus-DPProfibus-DP現(xiàn)場(chǎng)控制使用了時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)了格柵機(jī)和輸送機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行,通過時(shí)間繼電器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)格柵機(jī)和輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)間的控制。在遙控方式下,格現(xiàn)場(chǎng)儀表/現(xiàn)場(chǎng)儀表柵機(jī)和輸送機(jī)的啟停通過上位機(jī)進(jìn)行控制。通過設(shè)備設(shè)備Profibus-DP總線進(jìn)行通訊,上位機(jī)可以通過對(duì)Ⅴ圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總圖存儲(chǔ)區(qū)的讀寫,實(shí)現(xiàn)對(duì)格柵機(jī)的控制及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。在遙控的控制方式下,格柵機(jī)可以實(shí)現(xiàn)通過在每個(gè)PLC控制站中,掛有ABB的 Profibus-時(shí)間來控制格柵機(jī)系統(tǒng)的啟停和通過格柵前后液DP通訊模塊CM572-DP,以PLC2為例,在PLC位差來控制格柵機(jī)系統(tǒng)的啟停。運(yùn)行停止時(shí)間可背板上掛有兩個(gè)CM572DP通訊模塊,用來完成以在上位監(jiān)控軟件中直接給定,也可以在上位機(jī)上與一號(hào)和二號(hào)CASS池預(yù)反應(yīng)區(qū)、主反應(yīng)區(qū)的水質(zhì)將運(yùn)行方式設(shè)定為按照液位差來進(jìn)行啟停,啟停的檢測(cè)的儀表的通信,與各種流量計(jì)的通信及與細(xì)格液位差也是可以在上位機(jī)上進(jìn)行設(shè)定的。第32卷第2期王樹東等:現(xiàn)場(chǎng)總線在污水廠中的應(yīng)用這樣,通過 ProfibuS-DP通訊總線,不但實(shí)現(xiàn)SC1000上即可,無需做專門設(shè)定或配置軟件,在后了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控,還可以實(shí)現(xiàn)多數(shù)期的功能擴(kuò)展中也是極其方便的。本系統(tǒng)中在進(jìn)據(jù)的通訊,以完成較為復(fù)雜的控制。出廠水和CASS池主反應(yīng)區(qū)安裝了SC1000,用來3.2加氯間和脫水機(jī)房的控制檢測(cè)進(jìn)出廠污水的COD、BOD、PH、SS;CASS池城市污水經(jīng)過生物二級(jí)處理后,水中病原菌等污水的DO、ORP、PH、MLSS。對(duì)于貯泥池及有害細(xì)菌得到了一定的去除,但要達(dá)到污水排放衛(wèi)CASS池的預(yù)反應(yīng)區(qū),選擇安裝了SC200,SC200生指標(biāo)水中大腸桿菌等仍較多。本項(xiàng)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(duì)排放尾水進(jìn)行消毒,設(shè)計(jì)采用二氧化氯消毒法。CASS池預(yù)反應(yīng)區(qū)安裝DO和ORP探頭此套加氯消毒設(shè)備是由青島金海晟環(huán)保設(shè)備有限SC1000和SC200均支持 Modbus和 Profi-公司生產(chǎn)制造,此套設(shè)備可以自動(dòng)完成出廠水的消 buS-DP通訊協(xié)議,只需將相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊卡插在毒過程,控制器為西門子S7-200PLC,通過 Profi-表頭上,接入通訊網(wǎng)絡(luò)即可。本系統(tǒng)中使用了bUS-DP通信,可以將設(shè)備的狀態(tài)讀到上位機(jī)中。 Profibus-DP通訊。正確安裝 Profibus-DP通訊卡本項(xiàng)目污泥處理主要作用是降低污泥含水率,后,進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置一>網(wǎng)絡(luò)設(shè)置一>現(xiàn)場(chǎng)總線,其污泥脫水機(jī)房承擔(dān)降低污泥中含水量的任務(wù)。中可以設(shè)置電報(bào)(傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容)、 ProfiCASS池產(chǎn)生的污泥通過剩余污泥泵提升到貯泥 bus-DP地址、以及 simulation模擬量設(shè)置。在配池,由貯泥池再提升至脫水機(jī)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(bào)里面添加泥脫水機(jī)房的設(shè)備由安徽國(guó)禎環(huán)保節(jié)能科技股份即可在 Profibus-DP主站中找到相應(yīng)的數(shù)據(jù),而無有限公司生產(chǎn)制造。帶式壓濾脫水機(jī)是由上下兩需進(jìn)行傳感器設(shè)定及網(wǎng)絡(luò)設(shè)定。條張緊的濾帶夾帶著污泥層,從一連串有規(guī)律排列進(jìn)廠水流量,CASS池剩余污泥流量的流量計(jì)的輥壓筒中呈S形經(jīng)過,依靠濾帶本身的張力形成均采用的中環(huán)天儀的流量計(jì),該流量計(jì)支持 Profi對(duì)污泥層的壓榨和剪切力,把污泥層中的毛細(xì)水?dāng)D bus-DP通訊,可以直接將其接入 Profibus-DP線壓出來,獲得含固量較高的泥餅,從而實(shí)現(xiàn)污泥脫形網(wǎng)絡(luò)。瞬時(shí)流量和累計(jì)總流量總可以直接通過水。此套設(shè)備的控制器也是西門子S7-200的通訊來讀到上位機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。PLC,同樣通過 Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線,可以將污泥脫水機(jī)房的設(shè)別的狀態(tài)上傳到中控室的上位機(jī)4結(jié)束語(yǔ)上進(jìn)行監(jiān)控。3.3鼓風(fēng)機(jī)變頻器的控制Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線是一種數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)技由于很多變頻器都是只支持 Modbus總線協(xié)術(shù),這就在一定程度上避免了模擬信號(hào)受干擾能力議,而不支持 Profibus-DP總線協(xié)議,本系統(tǒng)中采差的缺陷,并且一根總線上可以傳輸多個(gè)信號(hào),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(dǎo)線,并且這種總線的方式使設(shè)備的污水處理廠的總線的統(tǒng)一帶來了困難。如果在調(diào)整及擴(kuò)展更加方便,增加了系統(tǒng)的可靠性。將PLC上添加 Modbus通訊模塊,勢(shì)必會(huì)增加成本, Profibus-DP總線技術(shù)應(yīng)用到污水處理廠的整個(gè)控同時(shí)也加重了控制器的負(fù)擔(dān)。所以本系統(tǒng)中考慮制系統(tǒng)中,使系統(tǒng)具有了通信能力強(qiáng)、組網(wǎng)方便維將鼓風(fēng)機(jī)變頻器的通訊協(xié)議由 Modbus轉(zhuǎn)成Pro護(hù)方便等特點(diǎn),這在系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中具有一定的fibus-DP。本系統(tǒng)采用了北京微硬創(chuàng)新的PBMD推廣價(jià)值。20來進(jìn)行 Modbus與 Profibus-DP的協(xié)議轉(zhuǎn)換。這樣就可以將通訊協(xié)議統(tǒng)一起來,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到了參考文獻(xiàn)優(yōu)化,也更便于調(diào)試與維護(hù)3.4哈希水質(zhì)檢測(cè)智能儀表及流量計(jì)[]鄭卓,張東,劉旭東,等 Profibus和 Profinet在工業(yè)鍋爐監(jiān)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(yīng)用[J.自動(dòng)化儀表,2010,31(3):38-40提供商,其水質(zhì)檢測(cè)的儀表有SC1000和SC200。[2]高明遠(yuǎn)基于 PROFIBUS總線技術(shù)的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)[J].中國(guó)給水排水,2012,28(1):56-58SC10.是HACH的所有數(shù)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(tái),最多可以連接8個(gè)探頭,并且是即插即用的,需理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[.自動(dòng)化與儀表,2011,26(11):45-48要檢測(cè)水質(zhì)的哪方面參數(shù),直接將相應(yīng)的探頭插到