CompactLogix PLC在污水处理系统中的应用

测控技术与仪器仪表Masurement Contol Tecnoloy and IstumentsCompactLogix PLC在污水处理系统中的应用王东云，牛正光(中原工学院，河南郑州450007)摘要:以新蔡县污水处理控制系统为背景，阐述了污水处理系统的作用、工艺流程、Compact-Logix PLC控制系统的硬件配置方案、软件设计和系统控制程序结构。该系统具有很高的自动化程度和可靠性,实现了污水厂的全自动控制,运行的实际效果显著。关键词: CompactLogix; PLC;污水处理;自动控制Application of CompactLogix PLC in sewage disposal systemWANG Dong Yun, NIU Zheng Guang(Zhongyuan University of Tecbnology, Zhenghou 450007 ,China )Abstract: The article briefly introduces an application of CompactLogix PLC in sewage disposal systen. With lhe backgroundof the sewage disposal control system of Xincai wastewater treatment plant,the paper explains the function of the sewage disposalsystem,the technological process ,the hardware of the Compactlogix PLC control system, the sofware design, and the program structureof the system.This system implements the whole automatic contol,with a good outcome.Key words: CompactLogix; PLC; sewage disposal; autocontrol我国现有污水处理厂多数设计标准低，工艺技术和性 高自动化程度的一体化控制系统。设备落后，只是完成了人对设备简单的机械性能的操1工艺流程及主要控制作,这种系统在自动化高度发达的今天明显不能很好满该污水处理厂污水处理工艺流程如图1所示。足工业的要求。污水处理的可变因素很多，有水量、浓污水厂自动控制系统中，现场PLC控制站过程控.度、温度、气量、微生物状态、机械运行情况等,是一个制类型主要有两种:第一种是顺序逻辑控制。污水净化非常复杂的系统,需要一种更高级的控制系统,使之能过程中要用到大量的泵机、阀门及污水净化专用机械设.对生产过程出现的各种数据给予采集、计算,得出运行备,它们通常根据规定的时间周期、工艺参数条件及相状态是否正常的结论，并能给操作人员以有益的提示，互之间的状态逻辑 关系等进行开/停或开1闭控制。第二从而实现真正的自动化。CompactLogix 旨在为应用系统种是反馈控制。 污水处理厂工艺与其他工艺过程相似，提供集成化的Logix解决方案1|-31。它可以取代现在普遍也需要在- - 定的温度、压力、流量、液位等工艺条件下进应用的传统PLC和多回路控制器,并可通过网络集成伺行， 例如氧化沟的氧含量DO值和悬浮固体浓度MLSS服控制,实现真正意义上的一体化中小型控制系统(从值要控制在一定范围内。以下对系统主要的过程控制加机器控制到过程控制)。同时作为Logix集成控制平台的以说明。重要组成部分,CompactLlogix采用与CortolLogx[4-51_ 脉(1)粗细格栅程控系统相承的Logix多功能控制引擎，并采用同样的面向“对在粗细格栅处设置超声波液位差计,通过对格栅前象”技术的控制编程软件,用户开发、阅读和修改控制程序非常方便。本文介绍的污水处理自动旋流沉泡←提升泵房一粗格梅]进术控制系统运用Rockwell公司的CorpactLogixPLC、1769-L32E控制器、RSView32组态软件、[选择池]→氧捧水泵房}7潘卷中国煤化工RSLogix5000编程软件和RSLinx通讯软件，通过光纤EtherNet/IP 星型网来构建一个集散型的污TYHCN M H G脱水机周汽起排放水处理控制系统，是一个具有现代标准、高可靠图1工艺流程图88欢迎网上投稿www .chinaaet.com《电子技术应用》2008年第6期测控技术与仪器仪表Measurement Control Technology and Instruments后液位差的检测,判断格栅是否堵塞,PLC按时间间隔，功能完整的工作环节。通过EtherNet/IP工业控制网协议同时根据格栅前后的液位差,自动控制机械格栅转动除把各分站连接起来。各分控站PLC执行自己的控制程渣,将栅渣通过带式输送机运走,因此带式输送机要与序,采集该站现场I/0信号。在与控制室脱机或通讯出机槭格栅联动。起动顺序为:带式输送机-→机械格栅,关现故障时,各分控站能独立利用自己的PLC进行控制以机顺序相反。及完成PLC之间的通讯。(2)污水提升泵房程控系统(3) 中控室集中控制:PLC的控制和采集的仪表数污水提升泵房有3台潜污提升泵，前两台是恒速据通过网络传到中控室,中控室对生产过程进行监测控泵,第三台配变频调速装置。所有提升泵均可现场手动制,负责反映实时工况，进行事件及曲线记录,故障报控制,也可以通过PLC" 远程单动”控制或“远程联动”警,下达生产指令,设定工艺参数等等,覆盖整个系统的控制。在提升泵联动状况下,根据相应的超声波液位计每个控制操作环节,是整个控制系统的神经中枢。通过变频自动调节并控制提升泵的运行台数。3系统硬件组成(3)旋流沉砂系统新蔡县污水处理自动化控制系统共有3个PLC站，旋流沉砂池按预设时间排砂,砂水分离器与沉砂池1PLC站包括处理器1769-L32E 1个、模拟输人模块排砂联动工作，砂水分离器延时停机。起动顺序为:砂水1769-IF8 1个;2'PLC站包括处理器1769-L32E 1个、模分离器→启动开始提砂,关机顺序相反。拟输人模块1769-1F4 1个、模拟输出模块1769-0F8C 22系统构成及功能个，.数字输人模块1769-1Q32 6个、数字输出模块1769-本污水厂自控系统由管理层、控制管理层、现场控OB32 2个;3PLC站包括处理器1769-L32E 1个、模拟输制层三层组成，控制系统选用可编程控制器作为主控制人模块1769-1F8 2个。1769-L32E处理器支持最大30器,控制系统的结构采用集散型控制系统(6-),以便于实个本地1/0,并内置支持100Mb/s EtherNet/IP 实时工业控现“集中管理、分散控制"的三级控制。即现场手动控制以太网络接口,在同一个EtherNet/IP 网络上,可以同制、分控站PLC控制和中控室集中控制。各控制子站和时进行多处理器/上位机联网以及分布式I/O 控制。各信息中心通过100M 的以太网进行通讯及信息交换,把个 PLC分站之间与中央监控之间以EherNetIP工业控各控制子系统的工艺参数的设定值和对电气设备的操制网协议连接。作从信息中心或者本地的操作员站传送到各控制子系3.1中央监控站统,同时把各设备的状态和工艺、电气参数及故障信息中控室包括1台数据服务器、2台监控工作站以及.由各控制子系统收集送到人机接口的CRT显示。各控相应的网络设备。数据服务器提供RSView32 实时工况制子站彼此之间也可以通过光纤以太网EtherNet/IP来趋势图数据,2台监控工作站则通过网络，以数据服务实现控制信息及数据传送。系统结构如图2所示。器作为数据源,生成实时工况趋势图。上位机采用DELL(1) 现场手动控制:当转换开关打到手动控制方式，商用机，配置为:P4 3.0G以上;256MDDR ;80C硬盘;19能在现场通过控制箱上的按钮或控制器对设备进行手英 寸CRT。动控制。3.2电源系统(2)分控站PLC控制:每一个PLC站都是一个独立220VAC采用在线式、隔离型、连续双转换的UPS不的子系统,由PLC控制单元和Eview触摸屏组成,形成间断供电电源，蓄电池能力为-小时以上;24VDC配置.直流稳压电源。图4系统软件设计报警打印机报表打印机4.1 PLC 编程软件本文采用Rockwell公司提供的RSLogix5000投影仪_编程软件。其运行环境为Win NT/Win 2000,具.mrUPS-3KVA有非常友好的界面,并可满足多人同时对系统交换机中央控制室现场中各控制器进行程序编制以及调试工作18-91,开发人员还可对程序离线仿真。PLC 程序主要完交换机ap交换机go交换机ga成对设备的自动控制,数据采集的处理。例如TPC触摸屏PLC1触揽屏根据读入的氧化沟溶解氧值采用PID算法[叫实现了对表曝机转速的控制，在RSLogix5000易实现过程量的闭环揭升裂房变电所脱水机房中国煤化工求，在这里采用比例uIs- IKVAUPS- IKVAurs- IKVAMYHCNMHG图2系统结构图《电子技术应用》2008年第6期89测控技术与仪器仪表Measurement Control Technology and Instruments4.2 RSLinx通讯软件进行DDE/OPC服务设置,通过TopieConfiguration配置以RSLinx是一个完善的通讯服务软件包，为多种太网设备的Topic,然后由上位机调用相应设备的Topic。Rockwell软件应用程序提供底层驱动连通性，用户只需由于每台电脑上都安装了RSLinx， 所以上位机与OPC简单地选择任意一点接入系统并组态相应的通讯方式，Server的通讯是通过本机实现的。节点名可以自主设置;RsLinx即可自动建立整个控制网络的通讯连接。借助服务器一项名字因为选用的是RSLinx作为Server, 所以RsLinx软件,用户在系统任意一点接入,即可对控制网要选择RSLinx 0PC Server, 同时因为RSLinx安装在本台络内所有控制器、智能化现场设备等进行远程访问、编电脑上,所以服务器类型选择“本机”; RSView32访问的程组态、诊断和维护。并且,运行RsLinx的上位机本身即是0PC服务器，也就是访问的是在RSLinx 中配置的是一个0PC/DDE Sever。Topie主题，更新速率指定0PC服务器发送数据到OPC4.3上位机监控软件客户机的最大速率,默认值为1秒。RSView32 通讯配置本系统采用RSView32作为监控软件。RSView32可有界面如图3所示。效地监视并控制机器和过程,是一种集成式的、组件化的4.5监控系统功能实现人机界面软件,其基于Windows 2000、 Windows XP平台设监控系统画面如图4所示,采用RSView32在本系统计,并且把ActiveX控制嵌入画面的HMI软件包，极大增中可方便地实现以下功能:强其设计的开放性、互通性、易维护和易组态性。(1)画面切换功能:多种目标控制(缩放、变色、移4.4系统通讯设置白OX对于大多数本机与远程设备之间的通讯，RSView32采用OPC或DDE连接。本控下一个国制系统采用OPC作为与远程设备的通讯方式，使RSView32可以作为- -个客户端或服务器，允许在不同的RSView32 以及其他OPC服务器之间进行点对点通讯，本系统名字秋师源设备通道仙戏服务器超时0rC服务器类型更新建奉服务计算机名麻用将RSLinx作为OPC Server。RS Rerae oPsSerer首先要对RSLinx进行配置，在Config能RSL m Rermsee OPC Serverure Drivers 对以太网设备进行配置之后,要图3 RSView32 通讯配置数房丹污水健建厂金产招最(a)主画面.(b)报表新茶县秀水大理厂心0-中国煤化工(c)远程控制画面图4监控系统画而jYHCNMHG(下转第94页)9(欢迎网上投稿www.chinaaet.com《电子技术应用》2008年第6期测控技术与仪器仪表Measurement Control Technology and Instruments只要rdemptyla不为高就一直保持从FIFO A中读数,当4.54s5.0us5.56.Qp6.5psw dne11.11 px C X∞∞呵@X咖∞rdemplty1a为高且rdempty1b 为低时,开始读FIFO B中的数据。当FIFO的写满标志为高时，开始向主机发送请°uUuUut求。其他两组的工作原理和第-组相似，这里就不再叙述。根据上述原理设计的12通道数据采集卡,其结构完口q[11.01全遵循PC104总线标准，它可对多达12 通道的模拟量进行A/D转换,并对转换的数据进行存储,可直接作为.图7主机从FIFO读数据的时序仿真PC104的标准板卡使用。010D0m .参考文献[1] 张载鸿.微型机(PC系列)接口控制教程.北京:清华大学出版社, 1992.[2] 孙肖子,张企民，模拟电子技术基础。西安:西安电子科技大学出版社,2001.3] 丁玉美,高西全.数字信号处理(第二版).西安:西安电子科技大学出版社, 2001.[4] 高鹏,安涛,寇怀成. Protel 99人门与提高.北京:人民邮电出版社2000.图8 FIFO切换电路的仿真5] 朱明程,董尔令.可编程逻辑器件原理及应用.西安:通过时序仿真证明,采用74193译码来控制两片FIFO西安电子科技大学出版社,2004.的切换是可行的。设计中采用六片相同规格的FIFO,它6] 褚振勇,翁木云. FPGA设计及应用.西安:西安电子科们对数据的缓存是同步进行的。所以本设计中FIFO的技大学出版社，2002.读请求都是由半满标志产生的,从FIFO向外读数据时,(收稿日期:207-12-14) .(上接第90页)动、填充等)都可以一次分档编辑,明了.直观。画面间的[1] 王冠,符影杰.基于Compactlogix 和现场总线的过程控切换简明方便,包括从菜单直接进入任何画面,直接进制系统[{小工业控制计算机,2007 ,():80-81.人上级或下级流程图和从其他任何画面直接进入报警[2] 林颖.基于CompatLogix5000系列控制器的智能交通灯表等方面。控系统的设计与实现[].自动化信息，1995 ,(10):57-60. .(2)趋势:利用RSView 32,可在一个趋势中绘制多3] 应群民,黄海龙.RockwellA-B可编程序控制器.机电工条标签曲线,可显示当前数据、历史数据,而且坐标轴可程,1999 ,(2):50.调,方便数据显示。同时还可支持将历史数据作为背景[4] 樊超. ControlLogixPLC控制系统的组成及应用[J].现代显示。电子技术,2004 ,(3):17-21.(3)报警监视:可对开关量或模拟量标签组态报警,[5]梁红兵.用ControlLogxPLC实现管道化溶出的过程控制[J].计算机自动测量与控制,2001 ,9(6):37.并用窗口显示报警信息。可以组态报警严重性级别、过[6] 许纯昕.基于AB-PLC控制的电厂水处理系统[J].南通滤报警信息、报警或按严重性排列报警信息等。航运职业技术学院学报,2005 ,411):59-61.(4)报表处理功能:集成微软的VBA作为内建的程[7]李忆,张莉娜.污水处理工程中的自动控制系统[J].漳州序设计语言，系统自动记录各种工艺运行数据,归纳汇师范学院学报,2006 ,(1):54-58.总形成报表,报表可定时打印,操作员也可通过菜单或[8] 赵捷.污水处理厂自动控制系统设计[J].测控技术，按钮进入报表画面查看历史报表。2005,24(12):12-14.基于CompactLogix PLC控制的“新蔡县污水处理系[9]陈姝意,李少远.污水处理的綜合自动化控制系统[J].统"在网络结构方面,采用了当今业界流行的光纤Ether~控制工程,2006,13(2): 102- 107.Net/IP网的网络结构形式,构成的集散型控制系统指挥[10]赵建华,沈永良.-种自适应PID控制算法[]自动化学权集中,控制权分散,无论在设备层面还是在技术层面，中国煤化工均处于比较先进和实用的水平,有效地实现了“三级”控YHCN M H G日:2007-12-06) .制，提高了整个系统的可靠性,在实际的工业应用当中.具有很重要的现实意义。)4欢迎网上投稿www.chinaaet.com《电子技术应用》2008年第6期