控制系统及其在污水处理中的应用

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1、ABB AC5500控制系系统及其在污污水处理中的的应用ABB公司在收收购了贝利（BBaileyy）公司后，将将它旗下的多多款控制系统统整合到了以以工业IT为为基础，针对对目标技术的的800XAA系列控制系系统中。在继继续为国内的的电力，冶金金，石化，造造纸等行业提提供整体的解解决方案以外外，已将它旗旗下的一款已已有十几年发发展历史的中中小型控制系系统AC311作为产品引引入中国。目目前在此基础础上推出更为为现进的ACC500系列列，可为国内内的系统集成成和OEM等等应用提供更更多的选择。本本文将介绍此此系统及其在在污水处理中中的应用。二，ACC500控制制系统介绍 AAC500系系统由CPU

2、U，通讯模块块，CPU底底板，I/OO模块和端子子板，FBPP接口模块和和端子板，CCPU底板等等组成,如图图1所示。 CPUCPUU有PM5771、PM5581 和PPM591三三个不同的等等级。均带有有：LCD显显示、操作按按键、一个SSD卡的扩展展口和两个集集成的串行通通讯口。CPPU可直接插插在CPU底底板上，底板板可选择集成成以太网或者者ARCNEET网络接口口。此外，保保留的CS331的通讯接接口是考虑到到了和AC331等ABBB公司其他系系列PLC的的兼容性。通讯模块块除除了CPU上上集成的通讯讯接口外，每每一个CPUU上还可最多多扩展4个通通讯接口。这这4个通讯接接口可扩展为为

3、任意的标准准总线协议。CCPU上集成成的两个Moodbus通通讯接口和可可选集成的以以太网或ARRCNET网网络接口外，通通过通讯扩展展接口还能扩扩展 : PProfibbusDP-V1、DeeviceNNet、CAANopenn和以太网等等总线接口。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数量的开关量输入/输出，并且通过它实现和CPU 的通讯和分布

4、I/O。这个分布模块后面又可最大扩展7个输入/输出模块。AC500 Control Builder 编程AC500 Control Builder 编程是一套可对所有系列AC500 CPU进行编程的工程工具，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）结构文本（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,配方管理和监视列表,可视化的调试工具,通讯接口的设置,开放的数据接口,工程接

5、口.三，SBR污水处理工艺介绍序批式活性污泥法简称SBR (Sequence Batch Reactor)法，是早期充排式反应器的一种改进。随着自动控制水平的提高，SBR法引起人们的重新重视，并对他进行了更加深入的研究与改进，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工艺的基本操作流程由进水，反应，沉淀，出水和闲置等五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。 图2 SBBR污水处理理工艺流程图图SBR工艺艺系统组成简简单（如图22），不设二二沉池，曝气气池

6、兼具二沉沉池的功能，无无污泥回流设设备。SBRR具有效率高高，脱氢除磷磷效果好，防防止污泥膨胀胀性能强，耐耐冲击负荷和和处理能力强强等优点。四，ACC500在SSBR控制中中的具体实现现SSBR污水处处理厂的自动动控制系统由由三级分布式式控制系统组组成（如图33）。 图3 污水水处理控制系系统图第一级监监控管理，由由中央控制室室的操作站实实现。选用工工控计算机，以以TCP/ IP工业以以太网与PLLC系统通讯讯,实行集中中控制。通过过工控软件实实时监视全厂厂工艺参数变变化、设备运运行、故障发发生等情况，同同时负责日常常报表打印、事事故打印和数数据记录等。第二级过程控制，由现场的各分系统或成套设

7、备的控制系统实现。以AC500 PLC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通讯对流量、液位、pH值、电机等参数进行采集、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,采集现场参数,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,生产工艺流程复杂,如果采用集中控制方式,则需要使用大量导线，在长距离传输过程中非常容易受到干扰,所以本系统采用分布式集散控制系统,将管理与控制分离。计算机选用HP工业PC机,预装北京昆仑通态公司的MCGS 5.5通用版。MCGS监控组态设

8、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提供的基本绘图工具与元件库创建图形块并进行组态设计，污水处理系统工艺流程组态画面（如图4）： 图4 污污水处理工艺艺流程组态图图鼓风机，水水泵，运行阀阀的工作状态态可以通过动动画实时显示示；污水，污污泥，药水，空空气的流动方方向及流量表表的数据也能能根据现场的的情况随时更更新。操作人人员在登陆并并输入用户名名和密码后，可可任意调入各各局部工艺图图、运行表、设设定表和控制制表，工艺图图以图形的方方式显示各个个工段的工艺艺流程和数据据，并能根据据控制的需要要直接设定现现场的相应参参数（例如，泵泵站的变频器器的恒定水位位，报警水位位，

9、停泵水位位的设定，排排泥时间的设设定等）。此此外，系统还还可以提供故故障报警查询询，工作报表表生成等功能能。MCGSS中的实时数数据库是监控控系统的核心心，而数据变变量是构成实实时数据库的的基本单元。将将用户界面中中的图形对象象与实时数据据库中的数据据变量建立联联系，现场的的运行情况就就可以通过动动画实时的显显示在监控界界面上了。工控控计算机只需需一块普通的的网卡就可以以通过Ethhernett LAN接接收到来自PPLC主站的的数据。PLLC主站由11台AC5000系列PLLC及相应的的外围设备组组成,置于中中央控制室。PPLC主站从从分布I/OO接收数据，进进行相关的处处理与控制，同同时通

10、过标准准工业以太网网TCP/IIP通讯模块块(TB5221-ETHH)传输给工工控计算机,传输速率为为10Mbiit/s ,介质为屏蔽蔽双绞线。PLC主主站与分布II/O的通信信PPLC主站与与分布I/OO的通讯网络络框图，如图图5所示。 图5 CSS31通讯网网络图PLC主站站通过CPUU(PM5881)上保留留的CS311通讯接口、CCS31通讯讯总线与分布布I/O（AAC31远程程扩展模块）构构成高速通讯讯网络,随时时采集现场设设备的运行状状况和故障信信息,并上传传工控计算机机 ,形成分分布控制。本系系统共设8个个分布I/OO。从经济角角度考虑，由由于AC5000系统可以以兼容AC331

11、的远程扩扩展模块， 1#8# 分布I/O分别选用用AC31系系统的远程扩扩展模块（IICMK144 N1-224DC）。分分布I/O置置于污水控制制现场, 就就近控制所属属设备,形成成分布控制的的能力,并采采集现场设备备的运行状况况和故障信息息,通过CSS31总线联联接到PLCC主站 。CCS31总线线是一种点对对多点的RSS485串行行通讯。每个个通讯系统由由一个主站和和最大31个个从站组成。通通讯距离不加加中继为5000米，加中中继最大可达达到20000米。通讯介介质为:屏蔽蔽双绞线。以11分布I/O远程扩展展模块为例，定定义它的地址址表，如表11： 地址%MXX0.0.00至%MX00.

12、0.7是是ICMK114N1-MM的系统保留留区域，不能能使用。地址址%MX0.1.0至%MX0.11.7作为此此远程扩展模模块自带的开开关量输入，分分别对应进水水泵房及沉砂砂池的相应设设备。依照同同样的方法，可可以继续定义义1分布II/O的（XXI16E11,XC322L,HE110-20,等）开关关量及模拟量量输入/输出出模块，然后后依次是28分布布I/O的所所有模块。在完完成所有I/O地址表的的设定后，就就可以通过AAC500的的Contrrol Buuilderr软件来编写写PLC的内内部通信程序序。由于ACC500的CControol Buiilder软软件可以提供供现成的MOODB

13、US功功能块，编程程十分简单。以以1#分布II/O的读指指令为例，如如图6： 图6 ACC500 程程序图只需设定好好MODBUUS功能块的的（COM,SLAVEE,FCT,ADDR,NB等）参参数，PLCC主站就可以以顺利的从11#I/O子子站读取数据据。其中FCCT，NB的的参数可根据据实际情况依依照表2确定定 。 运用MODDBUS功能能块依次完成成18分分布I/O的的读，写指令令的编程，PPLC主站与与分布I/OO之间的通信信就建立完成成了。在实际际调试中，发发现还需通过过软件的PLLC组态选项项，将MODDBUS的参参数：RTSS conttrol设置置为“tellegramm”,

14、Paarity设设置为“noone”，OOperattion MMode设置置为：“Maaster”。至至此，PLCC的主站已经经可以对I/O从站中的的各种参数进进行采集与控控制，并通过过以太网显示示在工控计算算机的监控界界面上。五，结语语以以本文的研究究结果为基础础的技术方案案,在浙江某某生活污水处处理厂具体实实施。实际的的运行结果表表明,其设计计合理,安全全可靠,控制制精度高，满满足了生产的的实际需要，性性价比高。AAC500 PLC系统统除了有外形形美观，性能能可靠，价格格适中等特点点，在项目具具体实施中还还具有如下优优点：可设置置输入/输出出的开关量模模块，为备用用点数的设置置提供了方便便并能进一步步降低成本；模拟量的每每个输入通道道都可以设定定电流，电压压或者热电阻阻等输入信号号，使用方便便；编程软件件中集成的MMODBUSS功能块，非非常实用，易易于操作，大大大节省了编编程时间；此此外，CS331总线的连连接只需要普普通的屏蔽双双绞线就可以以完成，成本本低廉，操作作灵活简单。