现代污水厂PROFIBUS总线的应用

-■科技探讨■现代污水厂PROFIBUS总线的应用唐维1刘树森2姜宇2(1.中国人民解放军海军航空工程学院264001; 2.烟台市城市排水管理处264000 )摘要:简述profbus总线标准发展史，组成结构以及总线访问控制方式，凭借开放性、集成化、经济性等特点，profibus总线标准在污水处理行业中应用越来她广泛。为了充分发挥其优势,与污水处理行业的自控系统的应用好结合起来，应有针对性在系统组态、通信配置、信息传输等方面加强应用研究。关键词:污水处理profibus自控系统由于PROFIBUS现场总线是目前国际上通用的现场总线标准可用功能及系统与设备特性。之一，以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众2、PROFIBUS FMS多厂商的支持和不断发展的应用行规，已成为污水处理行业中FMS负责管理单元级(PLC和PC)数据通信。强大的FMS服最重要的和应用最广泛的现场总线标准。务适用于广泛的应用场合并在解决复杂的通信任务时拥有极大的在现代污水处理厂中很多现场通讯总线采用PROFIBUS总线灵活性。随着工业以态网技术的迅速进展，PROFIBUS FMS这一层标准，以西门子SIMATIC系统系列品为基础对现场通讯传输、控有被Etbernet所取代的趋势。制设置进行研究，确保将现场各个控制站、各类设备仪表纳入在PROFIBUS FMS中,第1层、第2层和第7层得以实现。其到整个控制网络，以确保整个处理工艺正常运行。中应用层包括现场总线报文规范和低层接口。FMS包含应用协议并提供通信服务。-、PROFIBUS 现场总线使用概况介绍3、PROFIBUS PaPROFIBUS是于1987年由Siemens公司等13家企业和5家研究PROFIBUS PA是为自动化过程工程所需的高速、可靠数据通机构联合开发研定的,实现了IS0/OSI参考模型中的第1层和第2信而专门设计的。它将现场变送器、执行机构连接起来，通过分层，必要时还实现了第7层。第1层和第2层的线路与传输协议段耦合器可方便地将PA总线连接到PROFIBUS DP网络。PROFTBUS符合美国标准EIA、国际标准IEC870 5-13]和欧洲标准EN60 870-PA使用扩展的PROFIBUS DP协议进行数据传输。另外，它采用了5-1[4]。PROFIBUS协议包括三个主要部分: DP、 FMS、 PA:描述现场设备特性的PA行规(Profile)。这种传输技术遵循1、PROFIBUS DPIEC1158 -2[7]标准，能够确保系统本征安全性并且可以通过总线为PROFIBUS DP是-种高速、低成本的通信总信，用于现场层现场设备供电。使用段耦合器可以将PROFIBUS PA设备方便地集控制系统与分散I/0之间的数据通信。除能周期性地传输主、从成到PROFIBUS DP网络中。站之间的数据外,它还提供现场设备所需的非周期性功能，以进行组态、诊断和报警处理。二、污水厂以PROFIBUS总线基础的自控系统模型PROFIBUS DP使用了第1层、第2层和用户接口,第3层至第现代化的污水处理系统需要实现管理与控制- -体化,实现办7层未实现。这种精简的结构能够保证高速的数据传输。通过直公自动化。控制系统不仅与下层控制设备有良好的接口，而且具接数据链路映像程序( Direet Data Link Mper,DDLM)可以对第2有与上层管理系统集成的接口，同时具有可扩展性。所以现代化层进行访问。在用户接口中详细规定了各种PROFIBUS DP设备的污水处理系统要求在底层采用通用标准现场总线，上层则选用优溜槽在支架后尾梁的前、后距离及上下高度，就可对采空区的各充填采煤后形成的采空区，矸石就不需要通过井筒运输到地面，位置进行充填(见充填支架图)。地面也不需要铺设轨道或皮带运输机、提升绞车等设备来把矸石运输到矸石山上，在地面就形不成矸石山。矸石运输过程就节省了很多环节，节省了大量的人力、物力、设备。同时消除了因运输环节过多而造成的不安全因素。根据新矿集团翟镇煤矿统计(200万吨1年)每年可节省电费80万元，人工费120万元，材料、设备投入及维修费等140万元。井上消除了研石山，节省了大量的土地并消除了矸石山形成的环境污染,此经济和社会效益是无法衡量的。而采煤形成的采空区，造成地表面塌陷及地面建筑与公路的损坏危害更大，经济损失更加严重。随眷国家对节能碱排、环境保护的加大管理，矿井矸石充填的应用更加重要，因此矸石充填支架是未来煤矿三下采煤最具发展前景的推广应用设充填支架如围备。中国煤化工4.矿井研石充填支架的经济效益YHCNMHG研石充填解决了矿井开采中研石不升井,井下矸石直接用来144 现代企业教育 MODERN ENTERPRISE EDUCATION2010年●06月●下期学术.理论现代鑫昔 .仰斜长壁采煤法在煤柱回收中的应用李峰(新汶矿业集团山东新泰271233 )摘要:新汶矿业集团孙村堞矿针对原系统保护煤柱走向短、倾斜较宽的特征，改变以往走向长壁式开采的模式,在-400水平原皮带机井保护谋柱研究、应用仰斜长壁采煤法，大大减少了巷道掘进工程量，实现了工作面提前投产、安全生产，缓解了生产接续,取得了较好的社会、经济效益。关键词:煤柱特征 仰斜长壁 技术措施 开采效果1.前言平的主要生产系统进行了重建，在简化系统、臧少环节的同时,新汶矿业集团孙村煤矿开采深度已达到1300余米,是我国最解放原 系统保护煤柱约1000万吨，因此研究适合煤柱特点的开采深的矿井之- -.历经多年的开拓延深，现有-75、 -210、-400、方法， 实现安全、快速、经济开采，缓解矿井深部开采压力，是-600、-800、-1100六个水平,其间-600至-1100水平,井田边界矿井 面临的重要课题。三次变更，主要生产系统随之迁移,形成了系统复杂，战线长，中间环节多，效率低下的局面，遗留了大量的保护煤柱;同时深2. -400 水平原皮带井十- -层保护煤柱概况部开采地质构造复杂、断层多，地压大，巷道变形严重.支护、-400水平原皮带井+- -层保护煤柱南邻-210水平贯穿石门,维修困难，单进难以提高，生产接续紧张，成为制约矿井发展的北临 -400水平风井保护煤柱,煤柱两侧已开采,煤柱平均走向长两大主要矛盾。通过科学分析,充分论证，对矿井-210至-800水340m,平均倾斜宽565.3m,倾角170 -19° ,倾斜面积192202 m' ,秀的监控组态软件。同时为了加强系统的可靠性，使整个系统能设备的状态、 传感器参数进行监测，并把监测到的数据上传;接够长时间无故障地运行，需要采用容错技术。受控制级的指令对执行机构进行控制。根据全集成自动化(aoally Integrated Automaion)的思想，将现控制涉及PROFIBUS协议PROFIBUS _DP和PROFTBUS-PA两污水厂控制系统分为管理级、控制级、现场级。个部分。PROFIBUS-DP是高速网络，通讯速率达到12M。1、管理級.PROFIBUS -DP可以连接远程IO、执行机构、智能马达控制器、人管理级是系统的核心部分，主要是完成对污水处理过程各部机界面 HMI、阀门定位器、变频器等智能设备，- 条PROFIBUS-分的管理和控制，并实现厂级的办公自动化。管理级提供人机接DP 总线可以最多连接123个从站设备。PROFIBUS _DP的拓扑结构口,是整个控制系统与外部信息交换的界面。管理级的各台计可以是总线型、 星型和树型，通讯介质可以是屏蔽双绞线、光纤，算机具有相互通讯的功能，实现数据交换或共享。考虑到管理层也支持红外传输，采用双绞线时，不加中继器最远通讯距离可达功能结构的层次性和可分割性，采用客户1服务器(Client 11.2公里，最多可以采用9个中继器，最远通讯距离可达9公里。Server )的体系结构。采用光纤时，最远通讯距离可达100公里以上,其中采用多膜光服务器选用大型的网络关系数据库，满足开放、分布式数据纤,两点间最远距离可达3公里，采用单膜光纤时，两点间最远库管理方式的要求。服务器具有远程控制操作功能、状态显示功距离可达3 公里。能、数据处理功能、报警功能、报表功能、通讯功能和冗余功能PROFTBUS -PA是低速现场级网络，通讯速率为31.25kb/s,支等。客户1服务器均安装监控组态软件，其中上位机、服务器均持点对点连接、 总线型、混合型、树型拓扑结构。PROFIBUS-PA根据实际情况设置两台以上，实现冗余，互为备用。主要用于连接现场智能仪表，如压力、温度、液位、流量等变送2、控制级器及其执行机构等。可以采用屏蔽双绞线电缆，也可采用非屏蔽控制级是实现系统功能的关键，也是管理级与现场级之间的双绞线电缆， 可通过总线供电。枢纽层。其主要功能是接受管 理层设置的参数或命令，对污水处总的来说，在污水处理控制系统中采用现场总线改变了传统理生产过程进行控制，同时将现场状态输送到管理层。控制级的全模拟量传 输的方式，在现场总线级实现了数字量传输，达到要求具有高可靠性，所以在系统的关键部分中要采用冗余技术，了 提高信号传送精度,增强现场控制灵活性，降低现场仪表初装采用一主一备的形式，两个PLC之间通过并行总线通讯，进行信费和设计施工费用， 减少电缆敷设,易于维护和扩展的目的。在息交换，相互监视，实现双机热备冗余。提高了污水处理工艺的同时，降低了能耗，取得了良好的经济效控制级具体是由高速工业以太网以及连接在总线上的担任监益 与社会效益。控作务的工作站或显示操作站、工程师站、PLC/DCS 控制器组成。随着网络技术的不断发展，工业以太网的通讯速率也在不断参考文献:提高，目前工业级的千兆以太网已经在工业自动化领域大量应。工业通信指南，北京:人.用。民邮电中国煤化工3、现场级:TYHC NMH G用，北京:清华大学出现场级是实现系统功能的基础。现场级主要由一次仪表(如版社, 199.U液位计、DO传感器等)控制设备等组成。其功能主要是对系统现代企业教育MODERN ENTERPRISE EDUCATION， 145