一, 引言

ABB公司在收購了貝利（Bailey）公司后，將它旗下的多款控制系統(tǒng)整合到了以工業(yè)IT為基礎(chǔ)，針對(duì)目標(biāo)技術(shù)的800XA系列控制系統(tǒng)中。在繼續(xù)為國內(nèi)的電力，冶金，石化，造紙等行業(yè)提供整體的解決方案以外，已將它旗下的一款已有十幾年發(fā)展歷史的中小型控制系統(tǒng)AC31作為產(chǎn)品引入中國。目前在此基礎(chǔ)上推出更為現(xiàn)進(jìn)的AC500系列，可為國內(nèi)的系統(tǒng)集成和OEM等應(yīng)用提供更多的選擇。本文將介紹此系統(tǒng)及其在污水處理中的應(yīng)用。

二,AC500控制系統(tǒng)介紹

AC500系統(tǒng)由CPU，通訊模塊，CPU底板，I/O模塊和端子板，F(xiàn)BP接口模塊和端子板，CPU底板等組成。

CPU

CPU有PM571、PM581和PM591三個(gè)不同的等級(jí)。均帶有：LCD顯示、操作按鍵、一個(gè)SD卡的擴(kuò)展口和兩個(gè)集成的串行通訊口。CPU可直接插在CPU底板上，底板可選擇集成以太網(wǎng)或者ARCNET網(wǎng)絡(luò)接口。此外，保留的CS31的通訊接口是考慮到了和AC31等ABB公司其他系列PLC的兼容性。

通訊模塊

除了CPU上集成的通訊接口外，每一個(gè)CPU上還可最多擴(kuò)展4個(gè)通訊接口。這4個(gè)通訊接口可擴(kuò)展為任意的標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議。CPU上集成的兩個(gè)Modbus通訊接口和可選集成的以太網(wǎng)或ARCNET網(wǎng)絡(luò)接口外，通過通訊擴(kuò)展接口還能擴(kuò)展:ProfibusDP-V1、DeviceNet、CANopen和以太網(wǎng)等總線接口。

I/O模塊

輸入/輸出模塊有模擬量和開關(guān)量兩大種類。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，并且通過它實(shí)現(xiàn)和CPU的通訊和分布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。

AC500ControlBuilder編程

AC500ControlBuilder編程是一套可對(duì)所有系列AC500CPU進(jìn)行編程的工程工具，這套編程軟件符合IEC61131-3的國際標(biāo)準(zhǔn)，可支持五種不同的編程語言：

－功能塊（FBD）
－語句表（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,工程接口.

三，SBR污水處理工藝介紹

序批式活性污泥法簡稱SBR(SequenceBatchReactor)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。

SBR工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設(shè)備。SBR具有效率高，脫氫除磷效果好，防止污泥膨脹性能強(qiáng)，耐沖擊負(fù)荷和處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

四，AC500在SBR控制中的具體實(shí)現(xiàn)

SBR污水處理廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)由三級(jí)分布式控制系統(tǒng)組成,第一級(jí)—監(jiān)控管理，由中央控制室的操作站實(shí)現(xiàn)。選用工控計(jì)算機(jī)，以TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)與PLC系統(tǒng)通訊,實(shí)行集中控制。通過工控軟件實(shí)時(shí)監(jiān)視全廠工藝參數(shù)變化、設(shè)備運(yùn)行、故障發(fā)生等情況，同時(shí)負(fù)責(zé)日常報(bào)表打印、事故打印和數(shù)據(jù)記錄等。

第二級(jí)—過程控制，由現(xiàn)場(chǎng)的各分系統(tǒng)或成套設(shè)備的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。以AC500PLC系統(tǒng)作為現(xiàn)場(chǎng)控制核心,按場(chǎng)區(qū)配置分站,通過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，在長距離傳輸過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MCGS5.5通用版。MCGS監(jiān)控組態(tài)設(shè)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)畫面如下。

鼓風(fēng)機(jī)，水泵，運(yùn)行閥的工作狀態(tài)可以通過動(dòng)畫實(shí)時(shí)顯示；污水，污泥，藥水，空氣的流動(dòng)方向及流量表的數(shù)據(jù)也能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況隨時(shí)更新。操作人員在登陸并輸入用戶名和密碼后，可任意調(diào)入各局部工藝圖、運(yùn)行表、設(shè)定表和控制表，工藝圖以圖形的方式顯示各個(gè)工段的工藝流程和數(shù)據(jù)，并能根據(jù)控制的需要直接設(shè)定現(xiàn)場(chǎng)的相應(yīng)參數(shù)（例如，泵站的變頻器的恒定水位，報(bào)警水位，停泵水位的設(shè)定，排泥時(shí)間的設(shè)定等）。此外，系統(tǒng)還可以提供故障報(bào)警查詢，工作報(bào)表生成等功能。MCGS中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，而數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元。將用戶界面中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量建立聯(lián)系，現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況就可以通過動(dòng)畫實(shí)時(shí)的顯示在監(jiān)控界面上了。

工控計(jì)算機(jī)只需一塊普通的網(wǎng)卡就可以通過EthernetLAN接收到來自PLC主站的數(shù)據(jù)。PLC主站由1臺(tái)AC500系列PLC及相應(yīng)的外圍設(shè)備組成,置于中央控制室。PLC主站從分布I/O接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)的處理與控制，同時(shí)通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP通訊模塊(TB521-ETH)傳輸給工控計(jì)算機(jī),傳輸速率為10Mbit/s,介質(zhì)為屏蔽雙絞線。

PLC主站與分布I/O的通信。

PLC主站通過CPU(PM581)上保留的CS31通訊接口、CS31通訊總線與分布I/O（AC31遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊）構(gòu)成高速通訊網(wǎng)絡(luò),隨時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障信息,并上傳工控計(jì)算機(jī),形成分布控制。

本系統(tǒng)共設(shè)8個(gè)分布I/O。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，由于AC500系統(tǒng)可以兼容AC31的遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊，1#～8#分布I/O分別選用AC31系統(tǒng)的遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊（ICMK14N1-24DC）。分布I/O置于污水控制現(xiàn)場(chǎng),就近控制所屬設(shè)備,形成分布控制的能力,并采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障信息,通過CS31總線聯(lián)接到PLC主站。CS31總線是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的RS485串行通訊。每個(gè)通訊系統(tǒng)由一個(gè)主站和最大31個(gè)從站組成。通訊距離不加中繼為500米，加中繼最大可達(dá)到2000米。通訊介質(zhì)為:屏蔽雙絞線。