摘要：介紹了AC500系列PLC控制系統(tǒng)及基于其的三級分布式污水處理自控系統(tǒng)糙及。給出了系統(tǒng)構成脸缆、功能阴默、主要特點,同時論述了該系統(tǒng)在SBR污水處理中的應用灭大。

　　關鍵詞：可編程控制器订咆；控制系統(tǒng)；污水處理

　　一柬泽，引言

　　ABB公司在收購了貝利（Bailey）公司后慎菲，將它旗下的多款控制系統(tǒng)整合到了以工業(yè)IT為基礎，針對目標技術的800XA系列控制系統(tǒng)中锨并。在繼續(xù)為國內(nèi)的電力露该，冶金，石化第煮，造紙等行業(yè)提供整體的解決方案以外解幼，已將它旗下的一款已有十幾年發(fā)展歷史的中小型控制系統(tǒng)AC31作為產(chǎn)品引入中國。目前在此基礎上推出更為現(xiàn)進的AC500系列包警，可為國內(nèi)的系統(tǒng)集成和OEM等應用提供更多的選擇撵摆。本文將介紹此系統(tǒng)及其在污水處理中的應用。

　　AC500系統(tǒng)由CPU害晦，通訊模塊特铝，CPU底板，I/O模塊和端子板壹瘟，F(xiàn)BP接口模塊和端子板鲫剿，CPU底板等組成,如圖1所示。

　　CPU

　　CPU有PM571宽剪、PM581和PM591三個不同的等級锭鸣。均帶有：LCD顯示、操作按鍵莽烫、一個SD卡的擴展口和兩個集成的串行通訊口瞭谴。CPU可直接插在CPU底板上，底板可選擇集成以太網(wǎng)或者ARCNET網(wǎng)絡接口汉渣。此外册压，保留的CS31的通訊接口是考慮到了和AC31等ABB公司其他系列PLC的兼容性匪从。

　　通訊模塊

　　除了CPU上集成的通訊接口外，每一個CPU上還可最多擴展4個通訊接口捕诲。這4個通訊接口可擴展為任意的標準總線協(xié)議橄妄。CPU上集成的兩個Modbus通訊接口和可選集成的以太網(wǎng)或ARCNET網(wǎng)絡接口外，通過通訊擴展接口還能擴展:ProfibusDP-V1卿裙、DeviceNet小赋、CANopen和以太網(wǎng)等總線接口。

　　I/O模塊

　　輸入/輸出模塊有模擬量和開關量兩大種類外卷。每個輸入/輸出模塊均可直接插到端子板上砍的，CPU本地和通過FBP分布式擴展的子站，可最大擴展到7個輸入/輸出模塊莺治。AC500還可以提供每一點都可以根據(jù)用戶的需求及可設置為輸入又可設置為輸出的開關量模塊廓鞠。

　　FBP的接口模塊

　　這種模塊集成了一定數(shù)量的開關量輸入/輸出，并且通過它實現(xiàn)和CPU的通訊和分布I/O谣旁。這個分布模塊后面又可最大擴展7個輸入/輸出模塊床佳。

　　AC500ControlBuilder編程

　　AC500ControlBuilder編程是一套可對所有系列AC500CPU進行編程的工程工具，這套編程軟件符合IEC61131-3的國際標準榄审，可支持五種不同的編程語言：

　∑雒恰－功能塊（FBD）

　　－語句表（IL）

　「榻－梯形圖（LD）

　±烁小－結構文本（ST）

　　－順控圖（SFC）

　　這套軟件可完成AC500系統(tǒng)的全部設置拷获，包括所有的總線接口篮撑，而且還有全面的自診斷功能、報警處理匆瓜、可視化調(diào)試工具和開放的數(shù)據(jù)接口电伐。此外還可以提供離線仿真,變量跟蹤功能,配方管理和監(jiān)視列表,可視化的調(diào)試工具,通訊接口的設置,開放的數(shù)據(jù)接口,工程接口.

　　三，SBR污水處理工藝介紹

　　序批式活性污泥法簡稱SBR(SequenceBatchReactor)法跪悼，是早期充排式反應器的一種改進秆杰。隨著自動控制水平的提高，SBR法引起人們的重新重視蚊来，并對他進行了更加深入的研究與改進蝠肤，自1985年我國第一座SBR處理設備在的投產(chǎn)，目前已經(jīng)廣泛的應用在工業(yè)污水和城市污水的處理中逢君。

　　SBR工藝的基本操作流程由進水吝啰，反應，沉淀蒲妹，出水和閑置等五個基本過程組成驻丁，從污水流入到閑置結束構成一個周期尸粒，在每個周期里上述過程都是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器內(nèi)依次進行的。

                                         圖2 SBR污水處理工藝流程圖

　　SBR工藝系統(tǒng)組成簡單（如圖2）臊渴，不設二沉池事矾，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設備尸诽。SBR具有效率高甥材，脫氫除磷效果好，防止污泥膨脹性能強性含，耐沖擊負荷和處理能力強等優(yōu)點洲赵。

　　四，AC500在SBR控制中的具體實現(xiàn)

　　SBR污水處理廠的自動控制系統(tǒng)由三級分布式控制系統(tǒng)組成（如圖3）胶滋。

                                             圖3 污水處理控制系統(tǒng)圖

　　第一級—監(jiān)控管理板鬓，由中央控制室的操作站實現(xiàn)。選用工控計算機究恤，以TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)與PLC系統(tǒng)通訊,實行集中控制。通過工控軟件實時監(jiān)視全廠工藝參數(shù)變化后德、設備運行部宿、故障發(fā)生等情況，同時負責日常報表打印瓢湃、事故打印和數(shù)據(jù)記錄等理张。

　　第二級—過程控制，由現(xiàn)場的各分系統(tǒng)或成套設備的控制系統(tǒng)實現(xiàn)绵患。以AC500PLC系統(tǒng)作為現(xiàn)場控制核心,按場區(qū)配置分站,通過CS31網(wǎng)與所屬分布I/O通訊對流量拔馆、液位、pH值图瘾、電機等參數(shù)進行采集勇剃、控制。

　　第三級—單機就地控制赏晃，由現(xiàn)場電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)好佃。采用ABB公司的AC31系列產(chǎn)品組成分布I/O,采集現(xiàn)場參數(shù),執(zhí)行上一級PLC主站的控制命令。

　　監(jiān)控組態(tài)設計及與PLC主站的通訊

　　由于污水處理控制對象多且分散,生產(chǎn)工藝流程復雜,如果采用集中控制方式,則需要使用大量導線施司，在長距離傳輸過程中非常容易受到干擾,所以本系統(tǒng)采用分布式集散控制系統(tǒng),將管理與控制分離毫胎。計算機選用HP工業(yè)PC機,預裝北京昆侖通態(tài)公司的MCGS5.5通用版。MCGS監(jiān)控組態(tài)設計包含監(jiān)控界面設計衍周，定義數(shù)據(jù)變量茄焊，組態(tài)設計，動畫等方面窍绸。用MCGS提供的基本繪圖工具與元件庫創(chuàng)建圖形塊并進行組態(tài)設計茵冗，污水處理系統(tǒng)工藝流程組態(tài)畫面（如圖4）：

      圖4 污水處理工藝流程組態(tài)圖

　　　鼓風機按辱，水泵，運行閥的工作狀態(tài)可以通過動畫實時顯示蛹头；污水顿肺，污泥，藥水渣蜗，空氣的流動方向及流量表的數(shù)據(jù)也能根據(jù)現(xiàn)場的情況隨時更新屠尊。操作人員在登陸并輸入用戶名和密碼后，可任意調(diào)入各局部工藝圖耕拷、運行表讼昆、設定表和控制表，工藝圖以圖形的方式顯示各個工段的工藝流程和數(shù)據(jù)骚烧，并能根據(jù)控制的需要直接設定現(xiàn)場的相應參數(shù)（例如浸赫，泵站的變頻器的恒定水位，報警水位赃绊，停泵水位的設定既峡，排泥時間的設定等）。此外碧查，系統(tǒng)還可以提供故障報警查詢运敢，工作報表生成等功能。MCGS中的實時數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控系統(tǒng)的核心舅尸，而數(shù)據(jù)變量是構成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元斯身。將用戶界面中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量建立聯(lián)系，現(xiàn)場的運行情況就可以通過動畫實時的顯示在監(jiān)控界面上了得鸳。

　　工控計算機只需一塊普通的網(wǎng)卡就可以通過EthernetLAN接收到來自PLC主站的數(shù)據(jù)遍考。PLC主站由1臺AC500系列PLC及相應的外圍設備組成,置于中央控制室。PLC主站從分布I/O接收數(shù)據(jù)扳引，進行相關的處理與控制橡宪，同時通過標準工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP通訊模塊(TB521-ETH)傳輸給工控計算機,傳輸速率為10Mbit/s,介質(zhì)為屏蔽雙絞線。

　　PLC主站與分布I/O的通信

　　PLC主站與分布I/O的通訊網(wǎng)絡框圖照窥，如圖5所示：    

                                             圖5 CS31通訊網(wǎng)絡圖

　　PLC主站通過CPU(PM581)上保留的CS31通訊接口肃萍、CS31通訊總線與分布I/O（AC31遠程擴展模塊）構成高速通訊網(wǎng)絡,隨時采集現(xiàn)場設備的運行狀況和故障信息,并上傳工控計算機,形成分布控制。

　　本系統(tǒng)共設8個分布I/O羹李。從經(jīng)濟角度考慮股航，由于AC500系統(tǒng)可以兼容AC31的遠程擴展模塊，1#～8#分布I/O分別選用AC31系統(tǒng)的遠程擴展模塊（ICMK14N1-24DC）猖驹。分布I/O置于污水控制現(xiàn)場,就近控制所屬設備,形成分布控制的能力,并采集現(xiàn)場設備的運行狀況和故障信息,通過CS31總線聯(lián)接到PLC主站翠节。CS31總線是一種點對多點的RS485串行通訊。每個通訊系統(tǒng)由一個主站和最大31個從站組成积仗。通訊距離不加中繼為500米疆拘，加中繼最大可達到2000米蜕猫。通訊介質(zhì)為:屏蔽雙絞線。

　　　　以1＃分布I/O遠程擴展模塊為例哎迄，定義它的地址表回右，如表1：

　　地址%MX0.0.0至%MX0.0.7是ICMK14N1-M的系統(tǒng)保留區(qū)域，不能使用漱挚。地址%MX0.1.0至%MX0.1.7作為此遠程擴展模塊自帶的開關量輸入翔烁，分別對應進水泵房及沉砂池的相應設備。依照同樣的方法旨涝，可以繼續(xù)定義1＃分布I/O的（XI16E1,XC32L,HE10-20,…等）開關量及模擬量輸入/輸出模塊蹬屹，然后依次是2＃～8＃分布I/O的所有模塊白华。

　　在完成所有I/O地址表的設定后慨默，就可以通過AC500的ControlBuilder軟件來編寫PLC的內(nèi)部通信程序。由于AC500的ControlBuilder軟件可以提供現(xiàn)成的MODBUS功能塊弧腥，編程十分簡單锥酌。

　　以1#分布I/O的讀指令為例，如圖6：

                                                圖6 AC500 程序圖

　　只需設定好MODBUS功能塊的（COM,SLAVE,FCT,ADDR,NB等）參數(shù)序机，PLC主站就可以順利的從1#I/O子站讀取數(shù)據(jù)勘浇。其中FCT，NB的參數(shù)可根據(jù)實際情況依照表2確定 寥只。

　　運用MODBUS功能塊依次完成1～8＃分布I/O的讀，寫指令的編程馍逗，PLC主站與分布I/O之間的通信就建立完成了冻找。在實際調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)還需通過軟件的PLC組態(tài)選項衩羹，將MODBUS的參數(shù)：RTScontrol設置為“telegram”,Parity設置為“none”帜蘑，OperationMode設置為：“Master”。至此弧劳，PLC的主站已經(jīng)可以對I/O從站中的各種參數(shù)進行采集與控制珍垦，并通過以太網(wǎng)顯示在工控計算機的監(jiān)控界面上。

　　五壁挖，結語

　　以本文的研究結果為基礎的技術方案,在浙江某生活污水處理廠具體實施图呢。實際的運行結果表明,其設計合理,安全可靠,控制精度高，滿足了生產(chǎn)的實際需要骗随，性價比高蛤织。AC500PLC系統(tǒng)除了有外形美觀，性能可靠鸿染，價格適中等特點指蚜，在項目具體實施中還具有如下優(yōu)點：可設置輸入/輸出的開關量模塊乞巧，為備用點數(shù)的設置提供了方便并能進一步降低成本；模擬量的每個輸入通道都可以設定電流摊鸡，電壓或者熱電阻等輸入信號绽媒，使用方便；編程軟件中集成的MODBUS功能塊免猾，非常實用是辕，易于操作，大大節(jié)省了編程時間掸刊；此外免糕，CS31總線的連接只需要普通的屏蔽雙絞線就可以完成，成本低廉忧侧，操作靈活簡單堵沈。

（上海業(yè)控自動化設備有限公司）

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