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    現(xiàn)場總線在污水廠自動化中的應(yīng)用研究

    2017-04-10 02:54:15夏斌李小增
    山東工業(yè)技術(shù) 2017年7期
    關(guān)鍵詞:自動化應(yīng)用

    夏斌++李小增

    摘 要:現(xiàn)場總線在近幾年的石油、化工、電力以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛,這一技術(shù)使得工業(yè)現(xiàn)場的信息傳遞變得更加快速、便捷且操作簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定又能實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)。本文主要以某污水廠的Profibus-DP現(xiàn)場總線為例,對Profibus-DP現(xiàn)場總線的系統(tǒng)概況、系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)以及主要功能進(jìn)行了論述,證明了該系統(tǒng)在污水廠自動化中的重要作用。

    關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線;污水廠;自動化;應(yīng)用

    DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.054

    現(xiàn)場總線是一種主要針對工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀表、控制器之間的通信以及其與高級控制系統(tǒng)之間的通信問題而產(chǎn)生的工業(yè)數(shù)據(jù)總線。具體來說,現(xiàn)場總線就是將以往的4-20mA模擬信號以及普通開關(guān)量信號的傳輸替換為數(shù)字化信息傳輸?,F(xiàn)場總線具有系統(tǒng)穩(wěn)定、成本較優(yōu)以及操作簡單等優(yōu)勢,因此發(fā)展速度較快。本文主要以Profibus-DP現(xiàn)場總線為例,對某污水廠的相關(guān)情況進(jìn)行了論述。就目前而言,越來越多的污水廠使用了智能儀表及現(xiàn)場總線。

    1 系統(tǒng)概況

    在本污水廠中,整個廠區(qū)的控制是由兩個PLC控制站完成的。這兩個控制站都是ABB公司生產(chǎn)的,型號為AC500系列。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)較為突出,主要有信號強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、成本較低。它們在對廠區(qū)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的過程中發(fā)揮著不可替代的重要作用。

    2 系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)

    該污水廠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為雙層網(wǎng)絡(luò),上層為以太網(wǎng),該網(wǎng)的特點(diǎn)主要是應(yīng)用范圍較大且數(shù)據(jù)傳送速度更快;底層使用的是Profibus-DP總線。PLC站使用的是netlink光纖收發(fā)器,中控室則和PLC站相同。光纖連接使得數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)更加穩(wěn)定,傳輸距離更遠(yuǎn),而且其他設(shè)備無法對其造成干擾。而兩個PLC控制站都有Profibus-DP通訊模塊CM572-DP,其作用是讓主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行水質(zhì)檢測的儀表、流量計(jì)、加氯間以及污泥脫水機(jī)房等進(jìn)行無障礙數(shù)據(jù)傳輸。

    本廠的Profibus-DP使用的結(jié)構(gòu)是線形。具體來說是先使用一根總線將控制器與受控對象連接起來,并將總線電纜與現(xiàn)場各設(shè)備連接??刂破鲗λ蠭/O站上的數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行控制,在某些情況下還能將信息傳送至輸出通道,使得通信方式既包括主從式通信,又包括對等式通信??刂葡到y(tǒng)的Profibus-DP總線的主站是AC500系列PLC。它與其他設(shè)備之間的連接靠總線來實(shí)現(xiàn),中間設(shè)備DP頭的終端電阻在OFF的位置;反之,終端設(shè)備的在ON位置。

    3 系統(tǒng)的主要功能

    3.1 格柵機(jī)

    本污水廠配備的格柵機(jī)是由重慶博鼎機(jī)電生產(chǎn)的設(shè)備,控制器為西門子S7-200的PLC,而且同時還配備了Profibus-DP通訊模塊EM277。格柵機(jī)控制系統(tǒng)的程序已經(jīng)根據(jù)本廠的實(shí)際情況進(jìn)行了預(yù)處理,目前該程序的控制方式是兩種,現(xiàn)場控制和遙控。對兩種控制方式的選擇和轉(zhuǎn)換主要是由就地柜上的旋轉(zhuǎn)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。

    在現(xiàn)場控制中,格柵機(jī)的自動化運(yùn)轉(zhuǎn)主要依靠時間繼電器,輸送機(jī)的自動化運(yùn)轉(zhuǎn)也是如此。使用時間繼電器能夠智能化控制輸送機(jī)和格柵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時長。當(dāng)處于遙控模式時,上位機(jī)對輸送機(jī)和格柵機(jī)是運(yùn)轉(zhuǎn)還是停止進(jìn)行控制。使用Profibus-DP總線進(jìn)行控制時,上位機(jī)對格柵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的實(shí)時監(jiān)測是通過對V存儲區(qū)的讀寫來實(shí)現(xiàn)的。具體的運(yùn)行時間既可以直接在上位監(jiān)控軟件中進(jìn)行設(shè)置,也可以在上位機(jī)上設(shè)置,設(shè)定啟動和停止的依據(jù)為液位差。而且在上位機(jī)上也能直接設(shè)置液位差。如此一來,既能對現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,也能進(jìn)行多數(shù)據(jù)通訊,從而實(shí)現(xiàn)對比較復(fù)雜的運(yùn)行過程的控制。

    3.2 加氯間和脫水機(jī)房

    本污水廠的加氯間主要是對經(jīng)過處理之后仍然不符合污水排放衛(wèi)生指標(biāo)、仍然存在較多大腸桿菌的水質(zhì)進(jìn)行處理,使用的方法是二氧化氯消毒法。加氯消毒設(shè)備的控制器為西門子S7-200PLC,Profibus-DP與其連接,然后使上位機(jī)能夠接收到設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)。

    脫水機(jī)房的主要任務(wù)是降低污泥中的含水量。污泥處理的流程為:CASS池—剩余污泥泵—貯泥池—脫水機(jī)房。所使用的設(shè)備為帶式壓濾脫水機(jī),使用上下兩條濾帶夾帶污泥呈S形從輥壓筒經(jīng)過,并在這一過程中形成對污泥的壓縮力和剪切力,將污泥中的水分進(jìn)行擠壓啊,由此完成脫水過程。本設(shè)備也是用了西門子S7-200的PLC以及Profibus-DP現(xiàn)場總線,能夠?qū)崿F(xiàn)中控室的上位機(jī)對脫水機(jī)房的實(shí)時監(jiān)控。

    3.3 鼓風(fēng)機(jī)變頻器、流量計(jì)及水質(zhì)檢測儀表

    本污水廠的鼓風(fēng)機(jī)變頻器克服了以往部分變頻器為總線統(tǒng)一造成障礙的缺點(diǎn),同時也避開了在PLC上添加Modbus通訊模塊導(dǎo)致的諸多不便的缺陷,使用了能夠使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化的PBMD-20來滿足Modbus與Profibus-DP之間進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換的需求。

    本污水廠采用的水質(zhì)檢測儀表是由哈希公司生產(chǎn)的擁有8個探頭、能夠即插即用的SC1000,主要是對污水的化學(xué)需氧量、生化需氧量、氫離子濃度指數(shù)等進(jìn)行檢測。這種儀表無論是在軟件配置還是在以后的功能延伸上都非常便捷。

    流量計(jì)使用的是支持Profibus-DP通訊且能夠被直接接入Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的流量計(jì)。如果要掌握瞬時流量或累計(jì)總流量,只需進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸然后直接在上位機(jī)讀取。

    4 結(jié)束語

    Profibus-DP現(xiàn)場總線具有抗干擾能力強(qiáng)、操作方便簡單、成本較低等優(yōu)勢,在污水廠自動化系統(tǒng)乃至其他很多行業(yè)的自動化控制中都發(fā)揮著重要作用。可以預(yù)見,其未來的發(fā)展前景良好,對促進(jìn)我國諸多行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著巨大的作用。

    參考文獻(xiàn):

    [1]唐斌武.水廠自動控制中現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2015(05):89-91.

    [2]張波.污水處理過程自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[D].華東理工大學(xué),2014.

    [3]曹煥來.污水處理過程自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華東理工大學(xué),2012.

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