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PROFIBUS总线在CASS污水处理工热控制器瑞昌低压电器润滑气缸木炭机Frc

发布时间:2024-01-09 16:54:20 阅读: 来源:灯盘厂家

PROFIBUS总线在CASS污水处理工艺中的应用

城市污水处理系统的社会效益巨大,但运行成本高,污水处理厂的经济效益差。以自动控制技术实现污水处理工艺的半自动、全自动监控,提高污水处理厂的技术管理水甲是城市污水处理厂的必然要求。邢台某污水处理厂,由于设备分布比较分散,智能设备和智能仪表比较多,采用的CASS污水处理工艺要求自控水甲比较高,为了实现对污水处理工艺流程全向临控,采用现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。

1 现场总线

现场总线控制系统FCS(Fieldbus ControlSystem)是新一代控制系统,是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信络,主要解决现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备问的家电阀门数字通信及这些现场控制设备与高级控制系统间的信息传递问题。同时现场总线还包括控制器之间,控制器与人机接口间的数据交换,故而现场总线不仅是一种信号标准、通信标准,还是系统标准,它具备以下特点:

1)具有较高的性能价格比,现场总线控制系统节省硬件数量与投资,经济性好,系统综合成本及安装费用减少40%;系统结构高度分散,对现场环境的适应性增强;

2)操作性强与互用性好,能实现互连设备间,系统问的信息传送与沟通,可实现点对点,一点对多点的数字通讯,不同厂家生产的类似的设备可进行互换而实现互用,使系统具有较好的扩展性。

各种现场总线各有特点,而PROFIBUS总线的高速度、传输距离远、开发性以及用户和制造商的高度认可(表现为多于500家制造厂商能够提供种类繁多的带PROFIBUS-DP接口现场设备),使其更能满足污水处理的控制要求。

2 工艺流程

该污水处理工艺采用CASS工艺,CASS(Cyclic Activated S ludge System)是在SBR的基础上发展起来的,即在SBR池内进水端增加了一个生物选抒器,实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水),池子后部安装了滗水器实现问歇排水。污水中含有较大颗粒的悬浮物和漂浮物,经过格栅截留,除去上述污染物,防止后续处理构筑物管道、阀门和水泵机组堵塞。污水经集水池用潜污泵抽至沉砂池,在沉砂池中可除去比重较大的无机颗粒,污水经沉砂池后由配水管自流进入CASS池,在主反应内,周期性循环进行曝气、沉淀、排水等操作,最后合格水通过消毒池排到指定的排放点,具体流程如图1所示。

3 络配置

污水处理采用Siemens Simatic S7.300系列的CPU3 15.2DP作为自动控制系统的核心,同时也是PROFIBUS.DP现场总线络的主站。通过现场总线和智能仪表、远程I/O站进行数据交换。为了实现对整个控制系统监视,系统还配置了两台操作员站,操作员站采用WINCC为监控软件,实现对整个工艺流程的设备运行状态的实时监控,将工艺流程以直观的画面显示出来,记录检测的参数,记录设备运行状态和过程,分析参数的变化咪头趋势,及时发布和预报运行情况,实施诊断和报警。考虑到操作员站的通讯速度、远程扩展能力,操作员站与CPU通讯采用工业以太,这里不再讨论。具体络配置如图2所示。

3.1 主控站

作为PROFIBUS.DP总线络的主站的CPU3 15.2DP本身集成了2个DP接U,同时还可以增加PROFIBUS.DP接U模块CP342.5来增加系统的DP接U数量。另外这些接U除了作为主站接口外,通过软什设置还可以作为从站接口,可以将主控器作为智能从站接入其他系统中。主控站作为这个系统的核心,它要完成数据采集,计算和逻辑运算,执行闭环控制输出。对多样化的污水处理工艺设备,泵站系统和排泥设备,能够根据实时处理情况和要求,控制设备的启停和工作强度,达到设备的最优化调度,节约药剂的投加量,保证处理效果。

本系统的主控站分为两个,使用的都是CPU3 15.2DP,一个主控站控制的是处理部分,另一个主控站控制以CASS池为主后处理部分。

3.2 I/O站

污复丝滤布水处理厂内包含很多常规污水处理单机设备,例如,格栅机、泵、阀门等。这些设备的状态监视以及远程控制指令是通过设置在这些设备周边的I/0站来与系统交换的。I/0站上配置的带PROFIBUS.DP接口的关,输入模块将单机设备上的物理电信号转化成数字信号,通过DP络传给主控CPU进行处理,而主控CPU上的控制指令通过输出模块转化成物理电信号,经过设备的控制电路控制设备的动作。

该污水处理厂采用的I/0从站使用德国TURCK的BL20系列产品,该产品全面支持DP协议,而采用底板和电子模块分离设计、每模I/O从1.64点多种选抒。特别适合污水处理厂占地Ⅲ积大,设备分散的特点。

3.3 智能从站

污水处理厂还涉及到一些专业化程度比较高的成套设备,比如污泥脱水设备、鼓风机、加药设备、紫外线消毒等,这些设备的专业水平比较高,往往都自成系统。这些子系统要记得关闭控制器和电脑提供RS485通讯接口。还有一些智能仪表和智能变送器也提供

RS485/RS232通讯接口。RS485/RS232接口都是标准的通讯接口,但通讯协议往往不太一样,有PROFIBUS、MODUS,ASCIl等许多方式。由于PROFIBUS-DP的广泛使用,一些专业厂家如ANYBUS、鼎实开发了将其它协议转化PROFIBUS-DP协议的产品。使用这些第三方的产前者昂贵品,我们很方便的将这些智能从站通过PROFIBUS-DP络集成到系统中。

该污水处理厂的智能从站主要包括污泥脱水设备控制站S,鼓风机设备带MODBUS接口的变频器,进出口流量计,智能电力表等。

4 络设置

4.1 络安装

1)PROFIBUS-DP现场总线的物理层采用的RS485异步RNZ传送,可采用屏蔽双绞线或光纤作为传送介质,单模光纤可以传20 km以上,但一般情况下需要增加光电收发器。使用双绞线在使用中继靴裤器的情况下做多可以延长至10 km,在没有中继器的情况下,传输长度和传输速度有关(如表l所示)。

2)PROFIBUS.DP现场总线支持总线型、树型和星型拓扑,在总线的开头和结尾必须有终端,一段可以由最多32个站组成

3)为了保证通讯的稳定性,要注意通讯电缆的屏蔽和接地。在污水厂中还要特别注意信号的防雷,一般建议在每段通讯电缆的两端安装信号避青器,避免设备接口因雷击损坏。

4.2参数设定

络安装完成后,需要对络进行必要的设置。使用CPU3 1 5.2DP作为主站,则可以使用SIMATIC STEP7 V5.4对络进行设定。设定参数主要包括生成络、通讯速度、络地址、GSD文件导入、I/O映像等。STEP7的HARDWARE可方便对这些参数进行设置。

4.3 程序编制

参数设置完成,就是针对络的一些编程,络编程包括两方面,一方面络诊断程序的编写,另一方面为针对智能从站的编程。

1)诊断程序:主要是获取络状态数据,并在操作员站上直观表现出来。PROFIBUS.DP现场总线的一大特点就是可通过络获取从站的状态信息,包括:设备状态、I/0状态、信息状态。通过在操作员站上组态络诊断画面,用户可以很方便的找到和处理故障。但这些信息需要通过编程来获取,在S7.300中可以使用系统功能SFCl3读取DP从站的诊断数据。

2)针对智能从站:智能从站包含的信息量大,通讯字节数多。例如智能电力表包含了相电压、线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、电量等多达20多个参数,直接读取占用的I/O映像太多,一般采用组合方式,即发出一个读指令,返回一个参数值。发出一个写指令,则给相应的地址写入这个指令。故而要与这种智能仪表通讯,必须编写相应的程序指令。在S中SFCl4、SFCl5就是用于对智能从站进行数据读写的专用功能块。

5 结语

基于PROFIBUS现场总线的诸多优点,在邢台某污水处理厂按照总线特点设计污水处理厂的自控控制系统。在工程实施过程的确大大的减少了施工安装难度和工作量,运行一年下来,系统稳定,维护简单。证明现场总线在污水处理厂中的适用性和可靠性。在近期污水厂的扩容中,新增加的鼓风机设备(属中国证券10月19日消息于智能从站)很方便的集成到系统中,说明PROFIBUS现场总线的丌发性和可扩展性。

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