現場總線是一種主要針對工業(yè)現場的智能化儀表、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生的工業(yè)數據總線。具體來說，現場總線就是將以往的4-20mA模擬信號以及普通開關量信號的傳輸替換為數字化信息傳輸?，F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現場總線為例，對某污水廠的相關情況進行了論述。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)的具體結構
該污水廠的網絡結構為雙層網絡，上層為以太網，該網的特點主要是應用范圍較大且數據傳送速度更快；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。光纖連接使得數據傳輸系統(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據傳輸。
本廠的Profibus-DP使用的結構是線形。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，并將總線電纜與現場各設備連接。控制器對所有I/O站上的數據輸入進行控制，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?？刂葡到y(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，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)的程序已經根據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，現場控制和遙控。對兩種控制方式的選擇和轉換主要是由就地柜上的旋轉開關來實現的。
在現場控制中，格柵機的自動化運轉主要依靠時間繼電器，輸送機的自動化運轉也是如此。使用時間繼電器能夠智能化控制輸送機和格柵機的運轉時長。當處于遙控模式時，上位機對輸送機和格柵機是運轉還是停止進行控制。使用Profibus-DP總線進行控制時，上位機對格柵機運轉方式的實時監(jiān)測是通過對V存儲區(qū)的讀寫來實現的。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，既能對現場設備的運行進行實時監(jiān)測，也能進行多數據通訊，從而實現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現場總線，能夠實現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)結構更加優(yōu)化的PBMD-20來滿足Modbus與Profibus-DP之間進行協(xié)議轉換的需求。
本污水廠采用的水質檢測儀表是由哈希公司生產的擁有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，只需進行數據傳輸然后直接在上位機讀取。
4、結束語
Profibus-DP現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。
