ABB AC500控制系统及其在污水处理中的应用.docx

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1、ABBAC500控制系统及其在污水处理中的应用ABBAC500控制系统及其在污水处理中的应用ronggang导语：介绍了AC500系列PLC控制系统及基于其的三级分布式污水处理自控系统。摘要：介绍了AC500系列PLC控制系统及基于其的三级分布式污水处理自控系统。给出了系统构成、功能、主要特点,同时阐述了该系统在SBR污水处理中的应用。关键词：可编程控制器控制系统污水处理ABB公司在收买了贝利Bailey公司后，将它旗下的多款控制系统整合到了以工业IT为根底，针对目的技术的800XA系列控制系统中。在继续为国内的电力，冶金，石化，造纸等行业提供整体的解决方案以外，已将它旗下的一款已有十几年开展

2、历史的中小型控制系统AC31作为产品引入中国。目前在此根底上推出更为现进的AC500系列，可为国内的系统集成和OEM等应用提供更多的选择。本文将介绍此系统及其在污水处理中的应用。二AC500控制系统介绍AC500系统由CPU，通讯模块，CPU底板，I/O模块和端子板，FBP接口模块和端子板，CPU底板等组成,如图1所示。CPU有PM571、PM581和PM591三个不同的等级。均带有：LCD显示、操纵按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU可直接插在CPU底板上，底板可选择集成以太网或ARCNET网络接口。此外，保存的CS31的通讯接口是考虑到了和AC31等ABB公司其他系列PL

3、C的兼容性。除了CPU上集成的通讯接口外，每一个CPU上还可最多扩展4个通讯接口。这4个通讯接口可扩展为任意的标准总线协议。CPU上集成的两个Modbus通讯接口和可选集成的以太网或者ARCNET网络接口外，通过通讯扩展接口还能扩展:ProfibusDP-V1、DeviceNet、CANopen和以太网等总线接口。I/O模块输入/输出模块有模拟量和开关量两大种类。每个输入/输出模块均可直接插到端子板上，CPU本地和通过FBP分布式扩展的子站，可最大扩展到7个输入/输出模块。AC500还可以提供每一点都可以根据用户的需求及可设置为输入又可设置为输出的开关量模块。FBP的接口模块这种模块集成了一定

4、数目的开关量输入/输出，并且通过它实现和CPU的通讯和分布I/O。这个分布模块后面又可最大扩展7个输入/输出模块。AC500ControlBuilder编程AC500ControlBuilder编程是一套可对所有系列AC500CPU进展编程的工程工具，这套编程软件符合IEC61131-3的国际标准，可支持五种不同的编程语言：功能块FBD语句表IL梯形图LD构造文本ST顺控图SFC这套软件可完成AC500系统的全部设置，包括所有的总线接口，而且还有全面的自诊断功能、报警处理、可视化调试工具和开放的数据接口。此外还可以提供离线仿真,变量跟踪功能,配方治理和监视列表,可视化的调试工具,通讯接口的设置

5、,开放的数据接口,工程接口.三SBR污水处理工艺介绍序批式活性污泥法简称SBRSequenceBatchReactor法，是早期充排式反响器的一种改良。随着自动控制程度的进步，SBR法引起人们的重新重视，并对他进展了更加深化的研究与改良，自1985年我国第一座SBR处理设备在的投产，目前已经广泛的应用在工业污水和城市污水的处理中。SBR工艺的根本操纵流程由进水，反响，沉淀，出水和闲置等五个根本经过组成，从污水流入到闲置完毕构成一个周期，在每个周期里上述经过都是在一个设有曝气或者搅拌装置的反响器内依次进展的。图2SBR污水处理工艺流程图SBR工艺系统组成简单如图2，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的

6、功能，无污泥回流设备。SBR具有效率高，脱氢除磷效果好，防止污泥膨胀性能强，耐冲击负荷和处理才能强等优点。四AC500在SBR控制中的详细实现SBR污水处理厂的自动控制系统由三级分布式控制系统组成如图3。图3污水处理控制系统图第一级监控治理，由中央控制室的操纵站实现。选用工控计算机，以TCP/IP工业以太网与PLC系统通讯,实行集中控制。通过工控软件实时监视全厂工艺参数变化、设备运行、故障发生等情况，同时负责日常报表打印、事故打印和数据记录等。第二级经过控制，由现场的各分系统或者成套设备的控制系统实现。以AC500PLC系统作为现场控制核心,按场区配置分站,通过CS31网与所属分布I/O通讯对

7、流量、液位、pH值、电机等参数进展收集、控制。第三级单机就地控制，由现场电气控制系统实现。采用ABB公司的AC31系列产品组成分布I/O,收集现场参数,执行上一级PLC主站的控制命令。监控组态设计及与PLC主站的通讯由于污水处理控制对象多且分散,消费工艺流程复杂,假如采用集中控制方式,那么需要使用大量导线，在长间隔传输经过中非常轻易受到干扰,所以本系统采用分布式集散控制系统,将治理与控制别离。计算机选用HP工业PC机,预装北京昆仑通态公司的MCGS5.5通用版。MCGS监控组态设计包含监控界面设计，定义数据变量，组态设计，动画等方面。用MCGS提供的根本绘图工具与元件库创立图形块并进展组态设计

8、，污水处理系统工艺流程组态画面如图4：图4污水处理工艺流程组态图鼓风机，水泵，运行阀的工作状态可以通过动画实时显示；污水，污泥，药水，空气的流动方向及流量表的数据也能根据现场的情况随时更新。操纵人员在登陆并输入用户名和密码后，可任意调入各部分工艺图、运行表、设定表和控制表，工艺图以图形的方式显示各个工段的工艺流程和数据，并能根据控制的需要直接设定现场的相应参数例如，泵站的变频器的恒定水位，报警水位，停泵水位的设定，排泥时间的设定等。此外，系统还可以提供故障报警查询，工作报表生成等功能。MCGS中的实时数据库是监控系统的核心，而数据变量是构成实时数据库的根本单元。将用户界面中的图形对象与实时数据

9、库中的数据变量建立联络，现场的运行情况就可以通过动画实时的显示在监控界面上了。工控计算机只需一块普通的网卡就可以通过EthernetLAN接收到来自PLC主站的数据。PLC主站由1台AC500系列PLC及相应的外围设备组成,置于中央控制室。PLC主站从分布I/O接收数据，进展相关的处理与控制，同时通过标准工业以太网TCP/IP通讯模块TB521-ETH传输给工控计算机,传输速率为10Mbit/s,介质为屏蔽双绞线。PLC主站与分布I/O的通讯PLC主站与分布I/O的通讯网络框图，如图5所示。图5CS31通讯网络图PLC主站通过CPUPM581上保存的CS31通讯接口、CS31通讯总线与分布I/

10、OAC31远程扩展模块构成高速通讯网络,随时收集现场设备的运行状况和故障信息,并上传工控计算机,形成分布控制。本系统共设8个分布I/O。从经济角度考虑，由于AC500系统可以兼容AC31的远程扩展模块，1#8#分布I/O分别选用AC31系统的远程扩展模块ICMK14N1-24DC。分布I/O置于污水控制现场,就近控制所属设备,形成分布控制的才能,并收集现场设备的运行状况和故障信息,通过CS31总线联接到PLC主站。CS31总线是一种点对多点的RS485串行通讯。每个通讯系统由一个主站和最大31个从站组成。通讯间隔不加中继为500米，加中继最大可到达2000米。通讯介质为:屏蔽双绞线。以1分布I

11、/O远程扩展模块为例，定义它的地址表，如表1：地址%MX0.0.0至%MX0.0.7是ICMK14N1-M的系统保存区域，不能使用。地址%MX0.1.0至%MX0.1.7作为此远程扩展模块自带的开关量输入，分别对应进水泵房及沉砂池的相应设备。按照同样的方法，可以继续定义1分布I/O的XI16E1,XC32L,HE10-20,等开关量及模拟量输入/输出模块，然后依次是28分布I/O的所有模块。在完成所有I/O地址表的设定后，就可以通过AC500的ControlBuilder软件来编写PLC的内部通讯程序。由于AC500的ControlBuilder软件可以提供现成的MODBUS功能块，编程特别简

12、单。以1#分布I/O的读指令为例，如图6：只需设定好MODBUS功能块的COM,SLAVE,FCT,ADDR,NB等参数，PLC主站就可以顺利的从1#I/O子站读取数据。其中FCT，NB的参数可根据实际情况按照表2确定。运用MODBUS功能块依次完成18分布I/O的读，写指令的编程，PLC主站与分布I/O之间的通讯就建立完成了。在实际调试中，发现还需通过软件的PLC组态选项，将MODBUS的参数：RTScontrol设置为“telegram,Parity设置为“none，OperationMode设置为：“Master。至此，PLC的主站已经可以对I/O从站中的各种参数进展收集与控制，并通过以太网显示在工控计算机的监控界面上。以本文的研究结果为根底的技术方案,在浙江某生活污水处理厂详细施行。实际的运行结果说明,其设计公道,平安可靠,控制精度高，知足了消费的实际需要，性价比高。AC500PLC系统除了有外形美观，性能可靠，价格适中等特点，在工程详细施行中还具有如下优点：可设置输入/输出的开关量模块，为备用点数的设置提供了方便并能进一步降低本钱；模拟量的每个输入通道都可以设定电流，电压或热电阻等输入信号，使用方便；编程软件中集成的MODBUS功能块，非常实用，易于操纵，大大节省了编程时间；此外，CS31总线的连接只需要普通的屏蔽双绞线就可以完成，本钱低廉，操纵灵敏简单。0