現(xiàn)場總線是一種主要針對工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀表、控制器之間的通信以及其與高級控制系統(tǒng)之間的通信問題而產(chǎn)生的工業(yè)數(shù)據(jù)總線。具體來說，現(xiàn)場總線就是將以往的4-20mA模擬信號以及普通開關(guān)量信號的傳輸替換為數(shù)字化信息傳輸?，F(xiàn)場總線具有系統(tǒng)穩(wěn)定、成本較優(yōu)以及操作簡單等優(yōu)勢，因此發(fā)展速度較快。本文主要以Profibus-DP現(xiàn)場總線為例，對某污水廠的相關(guān)情況進行了論述。就目前而言，越來越多的污水廠使用了智能儀表及現(xiàn)場總線。
在本污水廠中，整個廠區(qū)的控制是由兩個PLC控制站完成的。這兩個控制站都是ABB公司生產(chǎn)的，型號為AC500系列。該系統(tǒng)的優(yōu)點較為突出，主要有信號強、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、成本較低。它們在對廠區(qū)進行實時監(jiān)控的過程中發(fā)揮著不可替代的重要作用。
2、系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)
該污水廠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為雙層網(wǎng)絡，上層為以太網(wǎng)，該網(wǎng)的特點主要是應用范圍較大且數(shù)據(jù)傳送速度更快；底層使用的是Profibus-DP總線。PLC站使用的是netlink光纖收發(fā)器，中控室則和PLC站相同。光纖連接使得數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)更加穩(wěn)定，傳輸距離更遠，而且其他設備無法對其造成干擾。而兩個PLC控制站都有Profibus-DP通訊模塊CM572-DP，其作用是讓主反應區(qū)進行水質(zhì)檢測的儀表、流量計、加氯間以及污泥脫水機房等進行無障礙數(shù)據(jù)傳輸。
本廠的Profibus-DP使用的結(jié)構(gòu)是線形。具體來說是先使用一根總線將控制器與受控對象連接起來，并將總線電纜與現(xiàn)場各設備連接?？刂破鲗λ蠭/O站上的數(shù)據(jù)輸入進行控制，在某些情況下還能將信息傳送至輸出通道，使得通信方式既包括主從式通信，又包括對等式通信。控制系統(tǒng)的Profibus-DP總線的主站是AC500系列PLC。它與其他設備之間的連接靠總線來實現(xiàn)，中間設備DP頭的終端電阻在OFF的位置；反之，終端設備的在ON位置。
3、系統(tǒng)的主要功能
3.1格柵機
本污水廠配備的格柵機是由重慶博鼎機電生產(chǎn)的設備，控制器為西門子S7-200的PLC，而且同時還配備了Profibus-DP通訊模塊EM277。格柵機控制系統(tǒng)的程序已經(jīng)根據(jù)本廠的實際情況進行了預處理，目前該程序的控制方式是兩種，現(xiàn)場控制和遙控。對兩種控制方式的選擇和轉(zhuǎn)換主要是由就地柜上的旋轉(zhuǎn)開關(guān)來實現(xiàn)的。
在現(xiàn)場控制中，格柵機的自動化運轉(zhuǎn)主要依靠時間繼電器，輸送機的自動化運轉(zhuǎn)也是如此。使用時間繼電器能夠智能化控制輸送機和格柵機的運轉(zhuǎn)時長。當處于遙控模式時，上位機對輸送機和格柵機是運轉(zhuǎn)還是停止進行控制。使用Profibus-DP總線進行控制時，上位機對格柵機運轉(zhuǎn)方式的實時監(jiān)測是通過對V存儲區(qū)的讀寫來實現(xiàn)的。具體的運行時間既可以直接在上位監(jiān)控軟件中進行設置，也可以在上位機上設置，設定啟動和停止的依據(jù)為液位差。而且在上位機上也能直接設置液位差。如此一來，既能對現(xiàn)場設備的運行進行實時監(jiān)測，也能進行多數(shù)據(jù)通訊，從而實現(xiàn)對比較復雜的運行過程的控制。
3.2加氯間和脫水機房
本污水廠的加氯間主要是對經(jīng)過處理之后仍然不符合污水排放衛(wèi)生指標、仍然存在較多大腸桿菌的水質(zhì)進行處理，使用的方法是二氧化氯消毒法。加氯消毒設備的控制器為西門子S7-200PLC，Profibus-DP與其連接，然后使上位機能夠接收到設備的實時狀態(tài)。
脫水機房的主要任務是降低污泥中的含水量。污泥處理的流程為：CASS池―剩余污泥泵―貯泥池―脫水機房。所使用的設備為帶式壓濾脫水機，使用上下兩條濾帶夾帶污泥呈S形從輥壓筒經(jīng)過，并在這一過程中形成對污泥的壓縮力和剪切力，將污泥中的水分進行擠壓啊，由此完成脫水過程。本設備也是用了西門子S7-200的PLC以及Profibus-DP現(xiàn)場總線，能夠?qū)崿F(xiàn)中控室的上位機對脫水機房的實時監(jiān)控。
3.3鼓風機變頻器、流量計及水質(zhì)檢測儀表
本污水廠的鼓風機變頻器克服了以往部分變頻器為總線統(tǒng)一造成障礙的缺點，同時也避開了在PLC上添加Modbus通訊模塊導致的諸多不便的缺陷，使用了能夠使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化的PBMD-20來滿足Modbus與Profibus-DP之間進行協(xié)議轉(zhuǎn)換的需求。
本污水廠采用的水質(zhì)檢測儀表是由哈希公司生產(chǎn)的擁有8個探頭、能夠即插即用的SC1000，主要是對污水的化學需氧量、生化需氧量、氫離子濃度指數(shù)等進行檢測。這種儀表無論是在軟件配置還是在以后的功能延伸上都非常便捷。
流量計使用的是支持Profibus-DP通訊且能夠被直接接入Profibus-DP網(wǎng)絡的流量計。如果要掌握瞬時流量或累計總流量，只需進行數(shù)據(jù)傳輸然后直接在上位機讀取。
4、結(jié)束語
Profibus-DP現(xiàn)場總線具有抗干擾能力強、操作方便簡單、成本較低等優(yōu)勢，在污水廠自動化系統(tǒng)乃至其他很多行業(yè)的自動化控制中都發(fā)揮著重要作用?？梢灶A見，其未來的發(fā)展前景良好，對促進我國諸多行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著巨大的作用。
