1756-IB16
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污水处理厂的自动控制系统由三级分布式控制系统组成,第一级—监控管理,由中央控制室的操作站实现。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—过程控制,由现场的各分系统或成套设备的控制系统实现。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。
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。操作人员在登陆并输入用户名和密码后,可任意调入各局部工艺图,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基本单元。将用户界面中的图形对象与实时数据库中的数据变量建立联系,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Ethernet LAN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,进行相关的处理与控制,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的通信。
PLC主站通过CPU(PM581)上保留的CS31通讯接口,CS31通讯总线与分布I/O(AC31远程扩展模块)构成高速通讯网络,随时采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(ICMK14 N1-24DC)。分布I/O置于污水控制现场, 就近控制所属设备,形成分布控制的能力,并采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。通讯距离不加中继为500米,加中继最大可达到2000米。通讯介质为:屏蔽双绞线。
地址%MX0.0.0至%MX0.0.7是ICMK14N1-M的系统保留区域,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。依照同样的方法,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2#~8#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Control Builder软件来编写PLC的内部通信程序。由于AC500的Control Builder软件可以提供现成的MODBUS功能块,编程十分简单。以1#分布I/O的读指令为例, 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依照表2确定 。
运用MODBUS功能块依次完成1~8#分布I/O的读,写指令的编程,PLC主站与分布I/O之间的通信就建立完成了。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:RTS control设置为“telegram”, Parity设置为“none”,Operation Mode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行采集与控制,并通过以太网显示在工控计算机的监控界面上。
STI Light Curtain Transmitter MS4316B-2 Minisafe #21412
Mitsubishi Servo Amplifier MR-J40MA #15185
AEC Mold Temperature Control 99G5758 #37481
MACO 4000 Control Board A-60012-1-1 #13040
Daytronic 9170 Strain Gauge Conditioner #26776
Barber Colman Sequence Hydraulic PC Board A-60012-1 #37
Barber Colman Sequence Hydraulic PC Board A-60012 #3720
Barber Colman Sequence Hydraulic PC Board A-60012-0-1 #
Sterl-Tronic Temperature Controller M2B9412-D #31365
Square D Insulated Transformer 45T76H #28922
Square D Insulated Transformer 45T76H #28923
Parker Hydraulic Clamp Cylinder CJJ2HTS33A #21940
Sterl-Tronic Temperature Controller M8412-A #31366
Autoloader Jr. Pneumatic Loader, 1 Shot #32226
Autoloader Jr. Pneumatic Loader, 1 Shot #32227
Promeasure Control Module 4032X8 #34425
Barber Colman A-60012-2 Seq Hydraulic PCB #14788
Autoload Jr Pneumatic Loader 1 Shot #36740
Autoload Jr Pneumatic Loader 1 Shot #36739
Data Logic Serial Controller Board HS850B-4 #13795
TOEI H01197-3 Control Card #24968
Sick Optic Light Curtain Receiver FGSE 600-211 #33600
Barber Colman A-60012-102 MACO 4000 Sequence #19673
Barber Colman A-60012-101 MACO 4000 Sequence PCB #19667
Barber Colman A-60012-101-1 MACO 4000 Sequence #19660
Sterlco Temperature Control M29412-ACX #37425
Sterlco Temperature Control M8410-AX #37426
Moog 150-104A Servo Power Supply #10925
Fanuc Discharge Unit A06B-6070-H500 D #7772
Perceptron Processor Board 495-0191 Frame Grabber 29400
Perceptron Frame Grabber Board 495-0191 #29401
Perceptron Frame Grabber Board 495-0191 #29402
Perceptron Frame Grabber Board 495-0191-00 #29410
Fanuc A16B-1211-0060 / 120 , Circuit Board #7226
Siemens Circuit Board 799ML-94V-0 #37768
Perceptron DSP Frame Grabber 495-0191 96K #29411
Allen Bradley 440F-C28011 Guardmaster Control #32806
Allen Bradley Guardmaster 440F-C28011 Control #32808
Barber Colman Module 80BB-00002-001-0-00R #34049
Barber Colman Module 80BB-00002-001-0-00 Maco 8000 #340
Siemens Control Module 80BB-00002-001-0-00 #29552
Barber Colman Module 80BB-00002-002-0-00R #33969
Square D Circuit Breaker KAL-36125-1212, 125Amp #16964
Barber Colman 80DA-0001-001-0-00 Maco 8000 #10684
Barber Colman 80CA-30001-102-0-00 MACO 8000 #13354
Panasonic Signal Generator Measuring VP-8174A #28803
Medar 917-0050 Welding Module #29237
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Sick Optic Light Curtain Receiver AGSE450-1211 #23308