第32卷第2期計算技術(shù)與自動化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(xiàn)場總線在污水廠中的應用王樹東，2,金魯東',何巍3(1.蘭州理工大學電氣與信息工程學院,甘肅蘭州730050; 2. 甘肅省工業(yè)過程先進控制重點實驗室,甘肅蘭州730050; .3. 甘肅省電力公司電力科學研究院,甘肅蘭州700000摘要:隨著自 動化程度的不斷提高,污水廠的控制系統(tǒng)中的智能儀表及現(xiàn)場總線的應用越來越廣泛。但隨之而來的是各種儀表通訊協(xié)議的選擇和現(xiàn)場總線的選擇。各設備廠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(tǒng)的設計中,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)絡設計中具有一定的推廣價值。關(guān)鍵詞:Profibus-DP;現(xiàn)場總線;儀表;污水處理中圖分類號: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均來自不同廠家,這為設備1引言之間的數(shù)據(jù)交換造成了困難。通過對系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計,本控制系統(tǒng)選擇了Profibus-DP 協(xié).隨著自動化程度的不斷提高,污水廠的控制系議作為成套設備、現(xiàn)場儀表及PLC的通訊協(xié)議。統(tǒng)中的智能儀表及現(xiàn)場總線的應用越來越廣泛。Profibus-DP是一種用于工廠自動化車間級監(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)場設備層數(shù)據(jù)通訊與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)，.運行,廠區(qū)使用了大量的智能儀表對水質(zhì)進行實時它可以實現(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)的監(jiān)測,也使用了一些成套的控制設備,來完成特字控制和現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡[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(tǒng)運行的穩(wěn)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作者簡介:王樹東(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(xiàn)場總線技術(shù)應用。28計算技術(shù)與自動化2013年6月且Profibus-DP作為最實用可靠的現(xiàn)場總線之一，柵、加氯間和污泥脫水機房的S7-200從站的通信。在國內(nèi)也得到了很廣泛的應用。很多PLC的生產(chǎn)根據(jù)現(xiàn)場設備到控制器的連接方式,現(xiàn)場總線廠家及儀表生產(chǎn)廠家均對Profibus-DP協(xié)議做了的拓撲結(jié)構(gòu)通常采用線形、樹形和環(huán)形這三種方相應的通訊模塊,這就使其在控制系統(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象,總線電纜從主干電纜分支到現(xiàn)場設備處,控制器掃描所有I/O站上的2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輸人,必要是還可以發(fā)送信息到輸出通道,實現(xiàn)主一從方式和對 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PLC控制DP總線以AC500 系列PLC作為主站,與其他設站來完成整個廠區(qū)的監(jiān)控工作。兩個PLC控制站備以總線的形式連接,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位絡功能強、可靠性高、價格適中的特點,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(tǒng)，有很多的工CM572流量計EM277程實例。全廠的網(wǎng)絡采用雙層網(wǎng)絡結(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(wěn)定。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖2 Profibus-DP總線結(jié)構(gòu)計算機打印機，3系統(tǒng)功能3.1格柵機設 備的控制交換機.o..光電轉(zhuǎn)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,重新編寫了格柵機控制系統(tǒng)的程序,使其具有現(xiàn)場和遙控兩種控制方式,可以通過就地柜上得旋鈕開關(guān)進行選PLC 1PLC2擇。Profibus-DP現(xiàn)場控制使用了時間繼電器實現(xiàn)了格柵機和輸送機的自動運行,通過時間繼電器可以實現(xiàn)對格---面--一-面柵機和輸送機運行時間的控制。在遙控方式下,格現(xiàn)場儀表/柵機和輸送機的啟停通過上位機進行控制。通過設備Profibus-DP總線進行通訊，上位機可以通過對V困1系統(tǒng)網(wǎng)絡總圖存儲區(qū)的讀寫,實現(xiàn)對格柵機的控制及運行狀態(tài)的監(jiān)控。在遙控的控制方式下,格柵機可以實現(xiàn)通過在每個PLC控制站中,掛有ABB的Profibus-時間來控制格柵機系統(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 .位差來控制中國煤化工行停止時間可背板_上掛有兩個CM572-DP通訊模塊,用來完成以在上位監(jiān)THCNMHG以在上位機上與一號和二號CASS池預反應區(qū)、主反應區(qū)的水質(zhì)將運行方式設定為按照液位差采進行啟停,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行設定的。.第32卷第2期王樹東等:現(xiàn)場總線在污水廠中的應用29這樣,通過Profibus-DP通訊總線,不但實現(xiàn)SC1000.上即可,無需做專門設定或配置軟件,在后了對現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)的監(jiān)控,還可以實現(xiàn)多數(shù)期的功能擴展中也是極其方便的。本系統(tǒng)中在進據(jù)的通訊,以完成較為復雜的控制。出廠水和CASS池主反應區(qū)安裝了SC1000,用來3.2加氯間和脫水機房的控制檢測進出廠污水的COD、BOD、PH、Ss;CASS池城市污水經(jīng)過生物二級處理后,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(wèi)CASS池的預反應區(qū),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個探頭。貯泥池上安裝ss探頭，對排放尾水進行消毒，設計采用二氧化氯消毒法。CASS池預反應區(qū)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,此套設備可以自動完成出廠水的消bus-DP通訊協(xié)議,只需將相應的網(wǎng)絡通訊卡插在毒過程,控制器為西門子S7-200PLC,通過Profi-表頭上，接人通訊網(wǎng)絡即可。本系統(tǒng)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,進入系統(tǒng)設置一>網(wǎng)絡設置一> 現(xiàn)場總線,其污泥脫水機房承擔降低污泥中含水量的任務。中可以設置電報(傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容)、Profi-CASS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模擬量設置。在配池,由貯泥池再提升至脫水機房進行污泥脫水。污置好一個探頭后,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(jié)能科技股份即可在Profibus-DP主站中找到相應的數(shù)據(jù),而無有限公司生產(chǎn)制造。帶式壓濾脫水機是由上下兩需進行傳感器設定及網(wǎng)絡設定。條張緊的濾帶夾帶著污泥層,從一連串有規(guī)律排列進廠水流量,CASS池剩余污泥流量的流量計的輥壓簡中呈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,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線壓出來,獲得含固量較高的泥餅,從而實現(xiàn)污泥脫形網(wǎng)絡。瞬時流量和累計總流量總可以直接通過水。此套設備的控制器也是西門子S7-200的.通訊來讀到上位機中進行實時顯示。PLC,同樣通過Profibus-DP 現(xiàn)場總線，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(jié)束語上進行監(jiān)控。3.3鼓風機變頻器的控制Profibus-DP現(xiàn)場總線是一種數(shù)字通信網(wǎng)絡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,并且這種總線的方式使設備的污水處理廠的總線的統(tǒng)- -帶來了困難。如果在調(diào)整及擴展更加方便,增加了系統(tǒng)的可靠性。將PLC上添加Modbus通訊模塊,勢必會增加成本，Profibus-DP總線技術(shù)應用到污水處理廠的整個控同時也加重了控制器的負擔。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、組網(wǎng)方便、維將鼓風機變頻器的通訊協(xié)議由Modbus轉(zhuǎn)成Pro-護方便等特點,這在系統(tǒng)的網(wǎng)絡設計中具有一定的fibus-DP。本系統(tǒng)采用了北京微硬創(chuàng)新的PBMD推廣價值。-20來進行Modbus與Profibus-DP的協(xié)議轉(zhuǎn)換。這樣就可以將通訊協(xié)議統(tǒng)-起來,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到了參考文獻優(yōu)化,也更便于調(diào)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(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用[].自動化儀表,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總線技術(shù)的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)[J].中國給水排水2012.281).56- - 58_SC1000是HACH的所有數(shù)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個探頭,并且是即插即用的,需理系統(tǒng)的設:YHC N M H G):45-48.要檢測水質(zhì)的哪方面參數(shù),直接將相應的探頭插到