現(xiàn)場(chǎng)總線在污水處理廠控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
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?。?）rs-485總線通訊在連線時(shí)只需遵循一個(gè)原則，那就是收對(duì)發(fā)，發(fā)對(duì)收。確認(rèn)此連接無誤，若其他沒有問題，一定會(huì)成功；modbus網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)是信號(hào)軟弱，數(shù)據(jù)刷新的時(shí)間較長(zhǎng)，如連接線路較長(zhǎng)，需串接信號(hào)增強(qiáng)器以保證通信的正常進(jìn)行。
3.4 profibus網(wǎng)絡(luò)原理設(shè)計(jì)
?。?）profibus-dp（decentralized periphery）是一種高速和便宜的通信連接，它專門設(shè)計(jì)為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的i/o之間進(jìn)行通信使用。使用profibus-dp模塊可取代24v或4～20ma的串聯(lián)式信號(hào)傳輸。直接數(shù)據(jù)鏈路映像（ddlm）提供的用戶接口，使得對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層的存取變得簡(jiǎn)單方便，傳輸可使用rs-485傳輸技術(shù)或光纖媒體。
?。?）profibus網(wǎng)絡(luò)上共有17個(gè)站：一個(gè)master：quantum系列的140 crp 81100模塊16個(gè)slave：15個(gè)wago 750-343適配器和1個(gè)wago 750-333適配器。每個(gè)子站必須包含1個(gè)適配器，1個(gè)電源模塊，1個(gè)終端模塊，和若干個(gè)di、do、ai和ao模塊。
?。?）設(shè)定的波特率為19.2k/s。
?。?）可對(duì)從站與主站的通訊狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。
本系統(tǒng)profibus連接圖參見圖3。
圖3 profibus網(wǎng)絡(luò)連接圖
由于采用了多個(gè)plc控制站，不僅縮小了計(jì)算機(jī)控制規(guī)模，提高了系統(tǒng)控制的速度和可靠性，同時(shí)由于采用合理的分布，解決了大量信號(hào)傳輸引起的布線問題。另外，采用多級(jí)控制，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)優(yōu)先級(jí)最高，在上位機(jī)或plc故障的情況下，設(shè)備仍能手動(dòng)操作，當(dāng)上位機(jī)故障時(shí)，可手動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)了集中控制，危險(xiǎn)分散。
profibus網(wǎng)絡(luò)是本自控系統(tǒng)的核心，設(shè)備的監(jiān)視和控制都是通過本網(wǎng)絡(luò)來完成。
3.5 profibus工程施工關(guān)鍵
項(xiàng)目自控系統(tǒng)profibus子站較多，共17個(gè)站，profibus電纜總長(zhǎng)較長(zhǎng)，約700米，同時(shí)該廠處于雷區(qū)。使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)profibus網(wǎng)絡(luò)不太穩(wěn)定，有時(shí)不能投入終端電阻；容易遭受雷擊，造成profibus適配器、連接器或防雷器的損壞。針對(duì)上述問題，采取了以下方案：（1）plc及各profibus子站設(shè)備使用專用的接地網(wǎng)，與強(qiáng)電地網(wǎng)隔離；（2）每個(gè)profibus子站安裝了電源防雷器和信號(hào)防雷器。
采用上述方案完成改造后，profibus網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠和穩(wěn)定，即使是雷雨季節(jié)，網(wǎng)絡(luò)的故障率極低，能經(jīng)受時(shí)間的考驗(yàn)。
3.6 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
上位機(jī)系統(tǒng)由兩臺(tái)dell臺(tái)式機(jī)組成，它們互為冗余和備份；上位機(jī)采用windows xp操作系統(tǒng)，intouch9.0版本的工廠監(jiān)控軟件。上位機(jī)不僅能夠?qū)崟r(shí)顯示全廠所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和各種參數(shù)值，而且能夠?qū)λ性O(shè)備進(jìn)行啟停操作，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，記錄故障的時(shí)間、類別等信息并打印，同時(shí)屏幕閃現(xiàn)紅色報(bào)警，提醒操作人員注意。監(jiān)控計(jì)算機(jī)還顯示所有設(shè)備的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，機(jī)械工程師根據(jù)此時(shí)間可較準(zhǔn)確地制定設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間可根據(jù)權(quán)限清零。系統(tǒng)還具有實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，顯示主要模擬量的變化情況。管理計(jì)算機(jī)定時(shí)從監(jiān)控計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)，并通過excel輸出每日?qǐng)?bào)表。intouch監(jiān)控軟件的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制功能。該公司管理具有或類似上述自控和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三間工廠，通過三層交換機(jī)、防火墻和固定ip地址，使用移動(dòng)筆記本計(jì)算機(jī)，在家里或其他地方接入互聯(lián)網(wǎng)，建立vpn隧道，和三工廠的plc進(jìn)行通訊，采集plc的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制三個(gè)工廠的生產(chǎn)情況。實(shí)踐表明，通過防火墻設(shè)置訪問控制的權(quán)限和策略，遠(yuǎn)程監(jiān)控工廠的生產(chǎn)是穩(wěn)定可靠的。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐和試驗(yàn)后，其中一工廠夜間生產(chǎn)可以不需要工人值班，這樣就降低了勞動(dòng)力，提高了工作效率。
4 結(jié)束語
由plc和上位機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，運(yùn)行可靠，故障率低，全面反映了全廠的設(shè)備狀態(tài)，減輕了工作強(qiáng)度，提高了工作效率。由于進(jìn)水流量及水質(zhì)指標(biāo)cod、tn等參數(shù)變化較大，溶解氧儀或溶解氧儀＋orp的控制模型有一定的適用范圍和局限性，超過范圍就不能很好地實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放和能耗的降低。因此，在plc保證基本控制功能的同時(shí)，上位機(jī)在污水廠運(yùn)行穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，通過總結(jié)歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使用上位機(jī)開發(fā)出專家控制和模糊控制等后續(xù)高級(jí)控制功能，在保證出水達(dá)標(biāo)的同時(shí)，又能實(shí)現(xiàn)降低能耗的最佳控制。
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評(píng)論