技術(shù)頻道

      ABB PLC-AC500控制系統(tǒng)及其在污水處理中的應(yīng)用

      福州盈拓電氣控制系統(tǒng)有限公司:ABB授權(quán)系統(tǒng)集成商,ABB PLC一級(jí)代理,全系列產(chǎn)品現(xiàn)貨供應(yīng), 提供全套系統(tǒng)方案及技術(shù)支持.歡迎來(lái)電洽談.
      主營(yíng)ABB、西門(mén)子、施耐德等國(guó)際知名品牌低壓成套產(chǎn)品。公司長(zhǎng)期從事企、事業(yè)單位自動(dòng)化系統(tǒng),供配電系統(tǒng)及變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試工作
      一,ABB公司在收購(gòu)了貝利(Bailey)公司后,將它旗下的多款控制系統(tǒng)整合到了以工業(yè)IT為基礎(chǔ),針對(duì)目標(biāo)技術(shù)的800XA系列控制系統(tǒng)中。在繼續(xù)為國(guó)內(nèi)的電力,冶金,石化,造紙等行業(yè)提供整體的解決方案以外,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(guó)。目前在此基礎(chǔ)上推出更為現(xiàn)進(jìn)的AC500系列,可為國(guó)內(nèi)的系統(tǒng)集成和OEM等應(yīng)用提供更多的選擇。本文將介紹此系統(tǒng)及其在污水處理中的應(yīng)用。
      二,AC500控制系統(tǒng)介紹
      AC500系統(tǒng)由CPU,通訊模塊,CPU底板,I/O模塊和端子板,F(xiàn)BP接口模塊和端子板,CPU底板等組成。
      CPU
      CPU有PM571、PM581和PM591三個(gè)不同的等級(jí)。均帶有:LCD顯示、操作按鍵、一個(gè)SD卡的擴(kuò)展口和兩個(gè)集成的串行通訊口。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(luò)接口。此外,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。
      通訊模塊
      除了CPU上集成的通訊接口外,每一個(gè)CPU上還可最多擴(kuò)展4個(gè)通訊接口。這4個(gè)通訊接口可擴(kuò)展為任意的標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議。CPU上集成的兩個(gè)Modbus通訊接口和可選集成的以太網(wǎng)或ARCNET網(wǎng)絡(luò)接口外,通過(guò)通訊擴(kuò)展接口還能擴(kuò)展:ProfibusDP-V1、DeviceNet、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(kāi)關(guān)量?jī)纱蠓N類(lèi)。每個(gè)輸入/輸出模塊均可直接插到端子板上,CPU本地和通過(guò)FBP分布式擴(kuò)展的子站,可最大擴(kuò)展到7個(gè)輸入/輸出模塊。AC500還可以提供每一點(diǎn)都可以根據(jù)用戶的需求及可設(shè)置為輸入又可設(shè)置為輸出的開(kāi)關(guān)量模塊。
      FBP的接口模塊
      這種模塊集成了一定數(shù)量的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出,并且通過(guò)它實(shí)現(xiàn)和CPU的通訊和分布I/O。這個(gè)分布模塊后面又可最大擴(kuò)展7個(gè)輸入/輸出模塊。
      AC500ControlBuilder編程
      AC500ControlBuilder編程是一套可對(duì)所有系列AC500CPU進(jìn)行編程的工程工具,這套編程軟件符合IEC61131-3的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),可支持五種不同的編程語(yǔ)言:
      -功能塊(FBD)
      -語(yǔ)句表(IL)
      -梯形圖(LD)
      -結(jié)構(gòu)文本(ST)
      -順控圖(SFC)
      這套軟件可完成AC500系統(tǒng)的全部設(shè)置,包括所有的總線接口,而且還有全面的自診斷功能、報(bào)警處理、可視化調(diào)試工具和開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口。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(shè)置,開(kāi)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(jiǎn)稱(chēng)SBR(SequenceBatchReactor)法,是早期充排式反應(yīng)器的一種改進(jìn)。
      隨著自動(dòng)控制水平的提高,SBR法引起人們的重新重視,并對(duì)他進(jìn)行了更加深入的研究與改進(jìn),自1985年我國(guó)第一座SBR處理設(shè)備在的投產(chǎn),目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在工業(yè)污水和城市污水的處理中。
      SBR工藝的基本操作流程由進(jìn)水,反應(yīng),沉淀,出水和閑置等五個(gè)基本過(guò)程組成,從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個(gè)周期,在每個(gè)周期里上述過(guò)程都是在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。
      SBR工藝系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單,不設(shè)二沉池,曝氣池兼具二沉池的功能,無(wú)污泥回流設(shè)備。SBR具有效率高,脫氫除磷效果好,防止污泥膨脹性能強(qiáng),耐沖擊負(fù)荷和處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
      四,AC500在SBR控制中的具體實(shí)現(xiàn)
      SBR污水處理廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)由三級(jí)分布式控制系統(tǒng)組成,第一級(jí)—監(jiān)控管理,由中央控制室的操作站實(shí)現(xiàn)。選用工控計(jì)算機(jī),以TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)與PLC系統(tǒng)通訊,實(shí)行集中控制。通過(guò)工控軟件實(shí)時(shí)監(jiān)視全廠工藝參數(shù)變化、設(shè)備運(yùn)行、故障發(fā)生等情況,同時(shí)負(fù)責(zé)日常報(bào)表打印、事故打印和數(shù)據(jù)記錄等。
      第二級(jí)—過(guò)程控制,由現(xiàn)場(chǎng)的各分系統(tǒng)或成套設(shè)備的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。以AC500PLC系統(tǒng)作為現(xiàn)場(chǎng)控制核心,按場(chǎng)區(qū)配置分站,通過(guò)CS31網(wǎng)與所屬分布I/O通訊對(duì)流量、液位、pH值、電機(jī)等參數(shù)進(jìn)行采集、控制。
      第三級(jí)—單機(jī)就地控制,由現(xiàn)場(chǎng)電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。采用ABB公司的AC31系列產(chǎn)品組成分布I/O,采集現(xiàn)場(chǎng)參數(shù),執(zhí)行上一級(jí)PLC主站的控制命令。
      監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)及與PLC主站的通訊
      由于污水處理控制對(duì)象多且分散,生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜,如果采用集中控制方式,則需要使用大量導(dǎo)線,在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)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。計(jì)算機(jī)選用HP工業(yè)PC機(jī),預(yù)裝北京昆侖通態(tài)公司的MCGS5.5通用版。MCGS監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)包含監(jiān)控界面設(shè)計(jì),定義數(shù)據(jù)變量,組態(tài)設(shè)計(jì),動(dòng)畫(huà)等方面。用MCGS提供的基本繪圖工具與元件庫(kù)創(chuàng)建圖形塊并進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì),污水處理系統(tǒng)工藝流程組態(tài)畫(huà)面。
      鼓風(fēng)機(jī),水泵,運(yùn)行閥的工作狀態(tài)可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)實(shí)時(shí)顯示;污水,污泥,藥水,空氣的流動(dòng)方向及流量表的數(shù)據(jù)也能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況隨時(shí)更新。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、運(yùn)行表、設(shè)定表和控制表,工藝圖以圖形的方式顯示各個(gè)工段的工藝流程和數(shù)據(jù),并能根據(jù)控制的需要直接設(shè)定現(xiàn)場(chǎng)的相應(yīng)參數(shù)(例如,泵站的變頻器的恒定水位,報(bào)警水位,停泵水位的設(shè)定,排泥時(shí)間的設(shè)定等)。此外,系統(tǒng)還可以提供故障報(bào)警查詢(xún),工作報(bào)表生成等功能。MCGS中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是監(jiān)控系統(tǒng)的核心,而數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元。將用戶界面中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)變量建立聯(lián)系,現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況就可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)實(shí)時(shí)的顯示在監(jiān)控界面上了。
      工控計(jì)算機(jī)只需一塊普通的網(wǎng)卡就可以通過(guò)EthernetLAN接收到來(lái)自PLC主站的數(shù)據(jù)。PLC主站由1臺(tái)AC500系列PLC及相應(yīng)的外圍設(shè)備組成,置于中央控制室。PLC主站從分布I/O接收數(shù)據(jù),進(jìn)行相關(guān)的處理與控制,同時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP通訊模塊(TB521-ETH)傳輸給工控計(jì)算機(jī),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主站通過(guò)CPU(PM581)上保留的CS31通訊接口、CS31通訊總線與分布I/O(AC31遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊)構(gòu)成高速通訊網(wǎng)絡(luò),隨時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障信息,并上傳工控計(jì)算機(jī),形成分布控制。
      本系統(tǒng)共設(shè)8個(gè)分布I/O。從經(jīng)濟(jì)角度考慮,由于AC500系統(tǒng)可以兼容AC31的遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊,1#~8#分布I/O分別選用AC31系統(tǒng)的遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊(ICMK14N1-24DC)。分布I/O置于污水控制現(xiàn)場(chǎng),就近控制所屬設(shè)備,形成分布控制的能力,并采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障信息,通過(guò)CS31總線聯(lián)接到PLC主站。CS31總線是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的RS485串行通訊。每個(gè)通訊系統(tǒng)由一個(gè)主站和最大31個(gè)從站組成。通訊距離不加中繼為500米,加中繼最大可達(dá)到2000米。通訊介質(zhì)為:屏蔽雙絞線。
      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。地址%MX0.1.0至%MX0.1.7作為此遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊自帶的開(kāi)關(guān)量輸入,分別對(duì)應(yīng)進(jìn)水泵房及沉砂池的相應(yīng)設(shè)備。依照同樣的方法,可以繼續(xù)定義1#分布I/O的(XI16E1,XC32L,HE10-20,…等)開(kāi)關(guān)量及模擬量輸入/輸出模塊,然后依次是2#~8#分布I/O的所有模塊。
      在完成所有I/O地址表的設(shè)定后,就可以通過(guò)AC500的ControlBuilder軟件來(lái)編寫(xiě)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,編程十分簡(jiǎn)單。以1#分布I/O的讀指令為例,只需設(shè)定好MODBUS功能塊的(COM,SLAVE,FCT,ADDR,NB等)參數(shù),PLC主站就可以順利的從1#I/O子站讀取數(shù)據(jù)。其中FCT,NB的參數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況依照表2確定。
      運(yùn)用MODBUS功能塊依次完成1~8#分布I/O的讀,寫(xiě)指令的編程,PLC主站與分布I/O之間的通信就建立完成了。在實(shí)際調(diào)試中,發(fā)現(xiàn)還需通過(guò)軟件的PLC組態(tài)選項(xiàng),將MODBUS的參數(shù):RTScontrol設(shè)置為“telegram”,Parity設(shè)置為“none”,OperationMode設(shè)置為:“Master”。至此,PLC的主站已經(jīng)可以對(duì)I/O從站中的各種參數(shù)進(jìn)行采集與控制,并通過(guò)以太網(wǎng)顯示在工控計(jì)算機(jī)的監(jiān)控界面上。
      五,結(jié)語(yǔ)
      以本文的研究結(jié)果為基礎(chǔ)的技術(shù)方案,在浙江某生活污水處理廠具體實(shí)施。實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果表明,其設(shè)計(jì)合理,安全可靠,控制精度高,滿足了生產(chǎn)的實(shí)際需要,性?xún)r(jià)比高。AC500PLC系統(tǒng)除了有外形美觀,性能可靠,價(jià)格適中等特點(diǎn),在項(xiàng)目具體實(shí)施中還具有如下優(yōu)點(diǎn):可設(shè)置輸入/輸出的開(kāi)關(guān)量模塊,為備用點(diǎn)數(shù)的設(shè)置提供了方便并能進(jìn)一步降低成本;模擬量的每個(gè)輸入通道都可以設(shè)定電流,電壓或者熱電阻等輸入信號(hào),使用方便;編程軟件中集成的MODBUS功能塊,非常實(shí)用,易于操作,大大節(jié)省了編程時(shí)間;此外,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,操作靈活簡(jiǎn)單。

      文章版權(quán)歸西部工控xbgk所有,未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。

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