第32卷第2期計(jì)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(hào):1003- 6199(2013)02 -0027 -03現(xiàn)場總線在污水廠中的應(yīng)用王樹東，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)過程先進(jìn)控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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)中具有一定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞:Profibus-DP;現(xiàn)場總線;儀表;污水處理中圖分類號(hào):TP273.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(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(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)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通訊與控制的現(xiàn)場總線技術(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)場設(shè)備層到車間級(jí)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(shè)備,來完成特字控制和現(xiàn)場通訊網(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(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。信,可以代替24V DC或4~20mA信號(hào)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(dǎo)師,研究方向:計(jì)算機(jī)自iCN M HG年與應(yīng)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(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用,現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用。28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)場設(shè)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(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)場設(shè)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(shí)現(xiàn)主一從方式和對(duì) 等式通信[2]。控制系統(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).o..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,重新編寫了格柵機(jī)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(jìn)行選PLC 1PLC2擇。Profibus-DP現(xiàn)場控制使用了時(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---面--一-面柵機(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Profibus-DP總線進(jìn)行通訊，上位機(jī)可以通過對(duì)V困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,用來完成以在上位監(jiān)THCNMHG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)定為按照液位差采進(jìn)行啟停,啟停的檢測的儀表的通信,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)場總線在污水廠中的應(yīng)用29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--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)目加氣主要最多可連接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，接人通訊網(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)、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(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(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)Dbus-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(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)- -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)-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)檢測智能儀表及流量計(jì)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(yīng)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(yuǎn).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(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):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(yīng)的探頭插到