控制系統(tǒng)及其在污水處理中的應(yīng)用

1、ABB AC5500控制系系統(tǒng)及其在污污水處理中的的應(yīng)用ABB公司在收收購(gòu)了貝利（BBaileyy）公司后，將將它旗下的多多款控制系統(tǒng)統(tǒng)整合到了以以工業(yè)IT為為基礎(chǔ)，針對(duì)對(duì)目標(biāo)技術(shù)的的800XAA系列控制系系統(tǒng)中。在繼繼續(xù)為國(guó)內(nèi)的的電力，冶金金，石化，造造紙等行業(yè)提提供整體的解解決方案以外外，已將它旗旗下的一款已已有十幾年發(fā)發(fā)展歷史的中中小型控制系系統(tǒng)AC311作為產(chǎn)品引引入中國(guó)。目目前在此基礎(chǔ)礎(chǔ)上推出更為為現(xiàn)進(jìn)的ACC500系列列，可為國(guó)內(nèi)內(nèi)的系統(tǒng)集成成和OEM等等應(yīng)用提供更更多的選擇。本本文將介紹此此系統(tǒng)及其在在污水處理中中的應(yīng)用。二，ACC500控制制系統(tǒng)介紹 AAC500系系統(tǒng)由CPU

2、U，通訊模塊塊，CPU底底板，I/OO模塊和端子子板，F(xiàn)BPP接口模塊和和端子板，CCPU底板等等組成,如圖圖1所示。 CPUCPUU有PM5771、PM5581 和PPM591三三個(gè)不同的等等級(jí)。均帶有有：LCD顯顯示、操作按按鍵、一個(gè)SSD卡的擴(kuò)展展口和兩個(gè)集集成的串行通通訊口。CPPU可直接插插在CPU底底板上，底板板可選擇集成成以太網(wǎng)或者者ARCNEET網(wǎng)絡(luò)接口口。此外，保保留的CS331的通訊接接口是考慮到到了和AC331等ABBB公司其他系系列PLC的的兼容性。通訊模塊塊除除了CPU上上集成的通訊訊接口外，每每一個(gè)CPUU上還可最多多擴(kuò)展4個(gè)通通訊接口。這這4個(gè)通訊接接口可擴(kuò)展為為

3、任意的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)總線協(xié)議。CCPU上集成成的兩個(gè)Moodbus通通訊接口和可可選集成的以以太網(wǎng)或ARRCNET網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口外，通通過(guò)通訊擴(kuò)展展接口還能擴(kuò)擴(kuò)展 : PProfibbusDP-V1、DeeviceNNet、CAANopenn和以太網(wǎng)等等總線接口。I/O 模塊輸入/輸出模塊有模擬量和開關(guān)量?jī)纱蠓N類。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

4、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。AC500 Control Builder 編程AC500 Control Builder 編程是一套可對(duì)所有系列AC500 CPU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,開放的數(shù)據(jù)接口,工程接

5、口.三，SBR污水處理工藝介紹序批式活性污泥法簡(jiǎn)稱SBR (Sequence Batch Reactor)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。 圖2 SBBR污水處理理工藝流程圖圖SBR工藝藝系統(tǒng)組成簡(jiǎn)簡(jiǎn)單（如圖22），不設(shè)二二沉池，曝氣氣池

6、兼具二沉沉池的功能，無(wú)無(wú)污泥回流設(shè)設(shè)備。SBRR具有效率高高，脫氫除磷磷效果好，防防止污泥膨脹脹性能強(qiáng)，耐耐沖擊負(fù)荷和和處理能力強(qiáng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。四，ACC500在SSBR控制中中的具體實(shí)現(xiàn)現(xiàn)SSBR污水處處理廠的自動(dòng)動(dòng)控制系統(tǒng)由由三級(jí)分布式式控制系統(tǒng)組組成（如圖33）。 圖3 污水水處理控制系系統(tǒng)圖第一級(jí)監(jiān)監(jiān)控管理，由由中央控制室室的操作站實(shí)實(shí)現(xiàn)。選用工工控計(jì)算機(jī)，以以TCP/ IP工業(yè)以以太網(wǎng)與PLLC系統(tǒng)通訊訊,實(shí)行集中中控制。通過(guò)過(guò)工控軟件實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)視全廠廠工藝參數(shù)變變化、設(shè)備運(yùn)運(yùn)行、故障發(fā)發(fā)生等情況，同同時(shí)負(fù)責(zé)日常常報(bào)表打印、事事故打印和數(shù)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)

7、備的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。以AC500 PLC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MCGS 5.5通用版。MCGS監(jiān)控組態(tài)設(shè)

8、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)畫面（如圖4）： 圖4 污污水處理工藝藝流程組態(tài)圖圖鼓風(fēng)機(jī)，水水泵，運(yùn)行閥閥的工作狀態(tài)態(tài)可以通過(guò)動(dòng)動(dòng)畫實(shí)時(shí)顯示示；污水，污污泥，藥水，空空氣的流動(dòng)方方向及流量表表的數(shù)據(jù)也能能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的的情況隨時(shí)更更新。操作人人員在登陸并并輸入用戶名名和密碼后，可可任意調(diào)入各各局部工藝圖圖、運(yùn)行表、設(shè)設(shè)定表和控制制表，工藝圖圖以圖形的方方式顯示各個(gè)個(gè)工段的工藝藝流程和數(shù)據(jù)據(jù)，并能根據(jù)據(jù)控制的需要要直接設(shè)定現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的相應(yīng)參參數(shù)（例如，泵泵站的變頻器器的恒定水位位，報(bào)警水位位，

9、停泵水位位的設(shè)定，排排泥時(shí)間的設(shè)設(shè)定等）。此此外，系統(tǒng)還還可以提供故故障報(bào)警查詢?cè)?，工作?bào)表表生成等功能能。MCGSS中的實(shí)時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)是監(jiān)控控系統(tǒng)的核心心，而數(shù)據(jù)變變量是構(gòu)成實(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的的基本單元。將將用戶界面中中的圖形對(duì)象象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)據(jù)變量建立聯(lián)聯(lián)系，現(xiàn)場(chǎng)的的運(yùn)行情況就就可以通過(guò)動(dòng)動(dòng)畫實(shí)時(shí)的顯顯示在監(jiān)控界界面上了。工控控計(jì)算機(jī)只需需一塊普通的的網(wǎng)卡就可以以通過(guò)Ethhernett LAN接接收到來(lái)自PPLC主站的的數(shù)據(jù)。PLLC主站由11臺(tái)AC5000系列PLLC及相應(yīng)的的外圍設(shè)備組組成,置于中中央控制室。PPLC主站從從分布I/OO接收數(shù)據(jù)，進(jìn)進(jìn)行相關(guān)的處處理與控制，同同時(shí)通

10、過(guò)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)TCP/IIP通訊模塊塊(TB5221-ETHH)傳輸給工工控計(jì)算機(jī),傳輸速率為為10Mbiit/s ,介質(zhì)為屏蔽蔽雙絞線。PLC主主站與分布II/O的通信信PPLC主站與與分布I/OO的通訊網(wǎng)絡(luò)絡(luò)框圖，如圖圖5所示。 圖5 CSS31通訊網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖PLC主站站通過(guò)CPUU(PM5881)上保留留的CS311通訊接口、CCS31通訊訊總線與分布布I/O（AAC31遠(yuǎn)程程擴(kuò)展模塊）構(gòu)構(gòu)成高速通訊訊網(wǎng)絡(luò),隨時(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)設(shè)備的運(yùn)行狀狀況和故障信信息,并上傳傳工控計(jì)算機(jī)機(jī) ,形成分分布控制。本系系統(tǒng)共設(shè)8個(gè)個(gè)分布I/OO。從經(jīng)濟(jì)角角度考慮，由由于AC5000系統(tǒng)可以以兼容AC331

11、的遠(yuǎn)程擴(kuò)擴(kuò)展模塊， 1#8# 分布I/O分別選用用AC31系系統(tǒng)的遠(yuǎn)程擴(kuò)擴(kuò)展模塊（IICMK144 N1-224DC）。分分布I/O置置于污水控制制現(xiàn)場(chǎng), 就就近控制所屬屬設(shè)備,形成成分布控制的的能力,并采采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備備的運(yùn)行狀況況和故障信息息,通過(guò)CSS31總線聯(lián)聯(lián)接到PLCC主站 。CCS31總線線是一種點(diǎn)對(duì)對(duì)多點(diǎn)的RSS485串行行通訊。每個(gè)個(gè)通訊系統(tǒng)由由一個(gè)主站和和最大31個(gè)個(gè)從站組成。通通訊距離不加加中繼為5000米，加中中繼最大可達(dá)達(dá)到20000米。通訊介介質(zhì)為:屏蔽蔽雙絞線。以11分布I/O遠(yuǎn)程擴(kuò)展展模塊為例，定定義它的地址址表，如表11： 地址%MXX0.0.00至%MX00.

12、0.7是是ICMK114N1-MM的系統(tǒng)保留留區(qū)域，不能能使用。地址址%MX0.1.0至%MX0.11.7作為此此遠(yuǎn)程擴(kuò)展模模塊自帶的開開關(guān)量輸入，分分別對(duì)應(yīng)進(jìn)水水泵房及沉砂砂池的相應(yīng)設(shè)設(shè)備。依照同同樣的方法，可可以繼續(xù)定義義1分布II/O的（XXI16E11,XC322L,HE110-20,等）開關(guān)關(guān)量及模擬量量輸入/輸出出模塊，然后后依次是28分布布I/O的所所有模塊。在完完成所有I/O地址表的的設(shè)定后，就就可以通過(guò)AAC500的的Contrrol Buuilderr軟件來(lái)編寫寫PLC的內(nèi)內(nèi)部通信程序序。由于ACC500的CControol Buiilder軟軟件可以提供供現(xiàn)成的MOODB

13、US功功能塊，編程程十分簡(jiǎn)單。以以1#分布II/O的讀指指令為例，如如圖6： 圖6 ACC500 程程序圖只需設(shè)定好好MODBUUS功能塊的的（COM,SLAVEE,FCT,ADDR,NB等）參參數(shù)，PLCC主站就可以以順利的從11#I/O子子站讀取數(shù)據(jù)據(jù)。其中FCCT，NB的的參數(shù)可根據(jù)據(jù)實(shí)際情況依依照表2確定定 。 運(yùn)用MODDBUS功能能塊依次完成成18分分布I/O的的讀，寫指令令的編程，PPLC主站與與分布I/OO之間的通信信就建立完成成了。在實(shí)際際調(diào)試中，發(fā)發(fā)現(xiàn)還需通過(guò)過(guò)軟件的PLLC組態(tài)選項(xiàng)項(xiàng)，將MODDBUS的參參數(shù)：RTSS conttrol設(shè)置置為“tellegramm”, Paarity設(shè)設(shè)置為“noone”，OOperattion MMode設(shè)置置為：“Maaster”。至至此，PLCC的主站已經(jīng)經(jīng)可以對(duì)I/O從站中的的各種參數(shù)進(jìn)進(jìn)行采集與控控制，并通過(guò)過(guò)以太網(wǎng)顯示示在工控計(jì)算算機(jī)的監(jiān)控界界面上。五，結(jié)語(yǔ)語(yǔ)以以本文的研究究結(jié)果為基礎(chǔ)礎(chǔ)的技術(shù)方案案,在浙江某某生活污水處處理廠具體實(shí)實(shí)施。實(shí)際的的運(yùn)行結(jié)果表表明,其設(shè)計(jì)計(jì)合理,安全全可靠,控制制精度高，滿滿足了生產(chǎn)的的實(shí)際需要，性性價(jià)比高。AAC500 PLC系統(tǒng)統(tǒng)除了有外形形美觀，