PROFIBUS分布式IO在上海某污水處理廠的應(yīng)用
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一、自控系統(tǒng)的硬件選擇
污水處理主要是順序邏輯控制，這正是PLC控制的優(yōu)勢(shì)所在。在此工程中，PROFIBUS主站選S7-300PLC，分布式IO選用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO。DS300B系列是可擴(kuò)展模塊。PROFIBUS通訊適配器CC-PB-1.0帶有標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS-DP接口，開關(guān)量、模擬量模塊通過冗余的CANBUS進(jìn)行擴(kuò)展，最多可以擴(kuò)展16個(gè)模塊。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛的組合以用于擴(kuò)展。人機(jī)界面選用昆侖通態(tài)品牌，并配北京鼎實(shí)公司的PROFIBUS轉(zhuǎn)MODBUS橋接模塊，使昆侖通態(tài)HMI連接到DP總線上。
二、總體控制要求及功能
污水處理廠自控系統(tǒng)的要求是對(duì)污水處理過程進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，使處理后的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求的范圍；在中控室發(fā)出上傳指令時(shí)，將當(dāng)前時(shí)刻運(yùn)行過程中的主要工作參數(shù)（水質(zhì)參數(shù)、流量、液位等）、運(yùn)行狀態(tài)及一定時(shí)間段內(nèi)的主要工藝過程曲線等信息上傳到中控室。功能如下：
?。?）控制操作：
在中心控制室能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，如啟停某一設(shè)備，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置PLC的某些參數(shù)等。
?。?）顯示功能：
用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)。
（3）數(shù)據(jù)管理：
依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有利于優(yōu)化曝氣池的準(zhǔn)閉環(huán)控制，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和報(bào)表中去。
?。?）報(bào)警功能：
當(dāng)某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測(cè)量值超過給定范圍或某一開關(guān)量（如電機(jī)啟停、閥門開關(guān)）閥發(fā)生變位時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警。
（5）打印功能：
可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印。打印方式可分為：定時(shí)打印、事件觸發(fā)打印。
三、系統(tǒng)構(gòu)成及其布局
如果采用常規(guī)集中控制方式，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過電纜連接到集中控制室內(nèi)的PLC上，由于工藝線路長、現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)分布范圍廣，需要敷設(shè)大量的電纜及橋架，且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、施工難度非常大。鑒于此，采用了PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，根據(jù)工藝劃分，系統(tǒng)共設(shè)了兩個(gè)主站、兩個(gè)子站、兩個(gè)操作員站。主站采用CPU315-2DP，子站采用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO遠(yuǎn)程模塊，用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和控制，并借助PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線），方便控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立。其自控系統(tǒng)見下圖
控制級(jí)主要功能是接收管理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對(duì)污水處理生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)輸送到管理層。根據(jù)本廠工藝流程和總平面布置，結(jié)合馬達(dá)控制中心MCC的位置和供配電范圍，按照控制對(duì)象的區(qū)域、設(shè)備數(shù)量，以就近采集和單元控制為劃分區(qū)域的原則，在曝氣池旁中控室設(shè)主站PLC。在進(jìn)水泵房、脫水機(jī)房設(shè)兩座現(xiàn)場(chǎng)子站，主站與現(xiàn)場(chǎng)子站之間采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線?，F(xiàn)場(chǎng)子站采用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO，每個(gè)DS300B由1個(gè)PROFIBUS通訊適配器模塊和其它若干數(shù)字量、模擬量輸入及輸出模塊組成。
進(jìn)水泵房現(xiàn)場(chǎng)從站PLC－1監(jiān)控范圍為粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、沉砂池等，其主要控制對(duì)象為粗細(xì)格柵間的粗細(xì)格柵及進(jìn)水電動(dòng)閘門、進(jìn)水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂裝置和砂水分離等設(shè)備，此外，還負(fù)責(zé)進(jìn)水水質(zhì)如PH、SS（濁度測(cè)量）等參數(shù)的在線檢測(cè)。其I/O配置為：DI＝138、DO＝58、A1＝16、AO＝4。
脫水機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)子站PLC－2監(jiān)控范圍為脫水機(jī)房、儲(chǔ)泥池，其主要控制對(duì)象為儲(chǔ)泥池的攪拌器、電動(dòng)閥門，脫水機(jī)房的進(jìn)泥泵、輸送機(jī)、濃縮機(jī)、加藥系統(tǒng)等設(shè)備。其I/O配置為：DI＝48、DO＝16、Al＝8。
曝氣池主站PLC監(jiān)控范圍為厭氧池、曝氣池、鼓風(fēng)機(jī)房，主要完成對(duì)處理工藝參數(shù)的監(jiān)測(cè)控制，如對(duì)溶解氧、污泥濃度、pH值、ORP值等參數(shù)的測(cè)控。對(duì)曝氣設(shè)備、攪拌設(shè)備、排水設(shè)備及剩余泵等進(jìn)行操作控制，以滿足對(duì)處理出水水質(zhì)的要求。其I/O配置為：DI＝184、DO＝60、A1=24。
評(píng)論