專利名稱：一種污水處理plc過程自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于污水處理控制系統(tǒng)，特別涉及一種污水處理的PLC過程自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，為了實現(xiàn)高質(zhì)量、低消耗、穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，國內(nèi)外許多污水處理廠采用了現(xiàn) 代先進(jìn)自動控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，從而構(gòu)成計算機(jī)監(jiān)督、控制、管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)優(yōu)化進(jìn)
行。而可編程邏輯控制器(PLC)則是以微處理器為核心，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù) 和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用自動控制裝置。
現(xiàn)有污水處理的PLC具有實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、控制算法的實現(xiàn)、控制命令的下發(fā)以及工藝 信號的連鎖等功能，其通過各類傳感器和變送器將控制命令傳達(dá)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以此完成所有 控制命令和數(shù)據(jù)采集。PLC自動控制系統(tǒng)具有性能優(yōu)越、靈活通用和可靠性高等特點(diǎn)，但是 其通信距離有限，往往局限在小范圍內(nèi)對污水處理進(jìn)行監(jiān)督、控制和管理，并未實現(xiàn)真正意 義上的遠(yuǎn)程控制。而且現(xiàn)有控制系統(tǒng)只能同時滿足有限幾個處理點(diǎn)的控制，不能實施對多個 處理站點(diǎn)的集中調(diào)度管理，效率較低。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提高污水治理機(jī)組運(yùn)行效率，降低運(yùn)行費(fèi)率，提高 出水水質(zhì)，并通過克服通信距離限制實現(xiàn)真正意義的遠(yuǎn)程控制?？刂茊卧陀嬎銠C(jī)(服務(wù)器) 聯(lián)網(wǎng)后，在管理中心即可對各站點(diǎn)實施集中調(diào)度管理；該控制單元也可根據(jù)編程時所設(shè)定的 參數(shù)脫離網(wǎng)絡(luò)單機(jī)運(yùn)行。
本實用新型的污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，由服務(wù)器、在線式UPS、 RS232/RS485轉(zhuǎn) 換器、多個PLC控制單元以及每個PLC控制單元控制的多個測控點(diǎn)組成。其中服務(wù)器由IPC (工業(yè)計算機(jī))組成，用于運(yùn)行測控軟件、下載控制參數(shù)、存放歷史數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)、顯示 各測控點(diǎn)的狀態(tài)，監(jiān)惻各PLC控制單元運(yùn)行情況；服務(wù)器同時也可作為PLC控制單元的編程 器；在線式UPS為IPC提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，用于防止電源閃變、斷電引起的系統(tǒng)故障； RS232/RS485轉(zhuǎn)換器可將標(biāo)準(zhǔn)的RS232電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，用于延長服務(wù)器到PLC控制 單元的通信距離；PLC控制單元用于對污水處理現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行部件實施測控，主要包 括電源、CPU邏輯控制、模擬/開關(guān)量輸入、功率驅(qū)動等部分。在線式UPS與服務(wù)器連接，同 時服務(wù)器與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器連接，所述系統(tǒng)還包括一 1轉(zhuǎn)XRS485集線器可再次延長通信 距離，還以星-星結(jié)構(gòu)實現(xiàn)服務(wù)器與PLC控制單元的多機(jī)通信，還可消除由于地電位不同帶來 的共模干擾，該集線器一端與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器連接，另一端與多個PLC控制單元連接， 同時多個PLC控制單元連接控制多個測控點(diǎn)。當(dāng)所述系統(tǒng)只連接一個PLC控制單元時，PLC 控制單元可直接連接到RS232/RS485轉(zhuǎn)換器。
此外，本實用新型的污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，由服務(wù)器、在線式UPS、 TCP/IP 一RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器、多個PLC控制單元以及每個PLC控制單元控制的多個測控點(diǎn)組成，該 系統(tǒng)還包括兩臺交換機(jī)，在線式UPS與服務(wù)器連接，同時服務(wù)器與其中一交換機(jī)，該交換機(jī) 另一端連接LAN局域網(wǎng)，LAN局域網(wǎng)連接TCP/IP — RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器，同時TCP/IP—RS485 協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接另一交換機(jī)，該交換機(jī)另一端連接多個PLC控制單元，從而不再局限于RS485 的通信距離限制，同時多個PLC控制單元連接控制多個測控點(diǎn)，測控點(diǎn)為污水處理現(xiàn)場的傳 感器和執(zhí)行部件。本實用新型的服務(wù)器同時連接有一打印機(jī)，打印機(jī)作為系統(tǒng)基本配置，可 用于各種文擋的硬拷貝。
本實用新型的污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)具有聯(lián)網(wǎng)功能，可以對污水處理過程中采用的各種傳感器的電壓、電流等輸入模擬量參數(shù)迸行測量；將測量數(shù)據(jù)實時傳送到服務(wù)器進(jìn) 行顯示和打??；可以對污水處理過程中各種輸入開關(guān)量進(jìn)行檢測；將數(shù)據(jù)實時傳送到服務(wù)器 進(jìn)行顯示和打??；可以輸出標(biāo)準(zhǔn)電流(電壓)信號用于驅(qū)動現(xiàn)場的電流(電壓)負(fù)載；具有 繼電器輸出接口，可以驅(qū)動現(xiàn)場的交直流負(fù)載；具有程序下載功能，根據(jù)不同的測控要求可 對PLC過程自動控制單元現(xiàn)場編程，因而具有技術(shù)上的先進(jìn)性和很強(qiáng)的實用性，可能帶來的 技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有廣闊的市場前景。


圖1表示PLC控制單元485網(wǎng)絡(luò)示意圖2表示PLC控制單元LAN-485網(wǎng)絡(luò)示意圖3表示PLC過程自動控制單元硬件組成圖4表示PLC過程自動控制單元用于中小規(guī)模污水生化處理廠污水治理自動監(jiān)測系統(tǒng)圖； 圖5表示主機(jī)和一臺PLC過程自動控制單元連接圖； 圖6表示主機(jī)和多臺PLC過程自動控制單元連接圖； 圖7表示PLC過程自動控制單元模擬信號分配圖； 圖8表示PLC過程自動控制單元數(shù)字信號分配圖9表示啟動相應(yīng)的項目自動設(shè)定參數(shù)圖10表示在集成調(diào)試環(huán)境中鍵盤輸入?yún)?shù)圖。 圖中標(biāo)注
l:服務(wù)器；2:RS232/RS485轉(zhuǎn)換器；3: 1轉(zhuǎn)X RS485集線器；4:PLC控制單元1; 5: PLC 控制單元2;N: PLC控制單元N; 6: U. P. S. ; 7:打印機(jī)；8:交換機(jī)；9: LAN局域網(wǎng)；10: TCP/TP-RS485 轉(zhuǎn)換器。
具體實施例
下面參照附圖，結(jié)合實施例對本實用新型提供的污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)進(jìn)行詳 細(xì)的說明。
如圖1所示，污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，由服務(wù)器l、在線式UPS6、 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換器2、多個PLC控制單元以及每個PLC控制單元控制的多個測控點(diǎn)組成。其中服務(wù)器1 由IPC (工業(yè)計算機(jī))組成，用于運(yùn)行測控軟件、下載控制參數(shù)、存放歷史數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)、 顯示各測控點(diǎn)的狀態(tài)，監(jiān)惻各PLC控制單元運(yùn)行情況；服務(wù)器同時也可作為PLC控制單元的 編程器。在線式UPS6為IPC提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，用于防止電源閃變、斷電引起的系統(tǒng)故障， 在線式UPS6與服務(wù)器1連接，同時服務(wù)器l與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器2連接，RS232/RS485轉(zhuǎn) 換器2可將標(biāo)準(zhǔn)的RS232電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，用于延長服務(wù)器1到PLC控制單元的通信 距離。該系統(tǒng)還包括一1轉(zhuǎn)XRS485集線器3可再次延長通信距離，還以星-星結(jié)構(gòu)實現(xiàn)服務(wù) 器與PLC控制單元的多機(jī)通信，還可消除由于地電位不同帶來的共模干擾，該集線器3 —端 與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器2連接，另一端與多個PLC控制單元連接。PLC控制單元用于對污水 處理現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行部件實施測控，主要包括電源、CPU邏輯控制、模擬/開關(guān)量輸入、 功率驅(qū)動等部分，同時多個PLC控制單元連接控制多個測控點(diǎn)。當(dāng)所述系統(tǒng)只連接一個PLC 控制單元時，PLC控制單元可直接連接到RS232/RS485轉(zhuǎn)換器2。
如圖2所示，污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，由服務(wù)器1、在線式UPS6、 TCP/IP_RS485 協(xié)議轉(zhuǎn)換器IO、多個PLC控制單元以及每個PLC控制單元控制的多個測控點(diǎn)組成，該系統(tǒng)還 包括兩臺交換機(jī)8，在線式UPS6與服務(wù)器1連接，同時服務(wù)器l與其中一交換機(jī)8，該交換 機(jī)另一端連接LAN局域網(wǎng)9， LAN局域網(wǎng)9連接TCP/IP —RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器10，同時TCP/IP 一RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器10連接另一交換機(jī)8，該交換機(jī)另一端連接多個PLC控制單元，從而不再局限于RS485的通信距離限制，同時多個PLC控制單元連接控制多個測控點(diǎn)，測控點(diǎn)為污 水處理現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行部件。服務(wù)器1同時連接有一打印機(jī)7，打印機(jī)7作為系統(tǒng)基本 配置，可用于各種文擋的硬拷貝。
PLC (可編程序控制器)是由中央處理器為核心，綜合了計算機(jī)和自動控制等先進(jìn)技術(shù)發(fā) 展起來的一種工業(yè)控制器。它由主機(jī)(CPU+R0M+RAM)、輸入/輸出接口、電源、擴(kuò)展接口和外 部設(shè)備接口組成。其中主機(jī)通常由工業(yè)級的微控制器為核心組成。
根據(jù)控制現(xiàn)場的實際需求，可以研制嵌入式系統(tǒng)組成性價比較高的PLC。也可使用眾多 廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)配置的PLC，但成本較高?？紤]到該項目目前處于樣機(jī)研究階段，在實際工 程系統(tǒng)應(yīng)用中將可能出現(xiàn)的新問題，實際需求目前不能完全確定，不可能形成批量生產(chǎn)。我 們選擇后者，即選用著名廠家生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品。雖然價格較高，某些功能未得到體現(xiàn)，但系 統(tǒng)擴(kuò)展、維護(hù)、升級都較方便。待實際工程應(yīng)用一段時間，需求完全確定，可研制微控制器 系統(tǒng)組成的PLC，以降低用于污水處理PLC的生產(chǎn)成本。
目前暫時確定選用SIEMENS公司的SIMATIC S7-200系列PLC,該系列的PLC具有豐富的 指令集和豐富的擴(kuò)展模塊，通信組網(wǎng)方便。產(chǎn)品的質(zhì)量和安全獲得VDE、UL、CSA、FM和IS09001 的認(rèn)證。SIEMENS公司的該系列PLC的主機(jī)部分由80C51系列微控制器組成，世界上有數(shù)十 個廠家生產(chǎn)80C51系列產(chǎn)品，在下一步研制嵌入式系統(tǒng)時對微控制器選擇將十分有利。
PLC過程自動控制單元硬件系統(tǒng)暫定以SIMATIC S7-200系列的CPU224為核心部件，加 上模擬量擴(kuò)展模塊EM235組成。則該硬件系統(tǒng)具有14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點(diǎn)， 具有4輸入/1輸出共5個模擬量I/O點(diǎn)。其硬件組成如圖3所示。
其中繼電器輸出和電流信號輸出用于驅(qū)動現(xiàn)場的電磁閥，比例泵、電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，光 隔輸入和模擬信號輸入用于測量開關(guān)量與模擬量。
該硬件系統(tǒng)設(shè)計具有良好可擴(kuò)展性，最大允許擴(kuò)展7個模塊，其數(shù)字量I/0點(diǎn)最大可達(dá) 到16Q個，模擬量I/O點(diǎn)最大可達(dá)35個?？筛鶕?jù)現(xiàn)場實際需求對硬件進(jìn)行快速組態(tài)，使用非 常靈活方便。
主機(jī)和一臺PLC進(jìn)行通訊即RS485轉(zhuǎn)換器的A+(DATA+)與PLC9針端口的第3腳連接， B- (DATA -)與PLC9針端口的第8腳連接，如圖5所示。
主機(jī)和多臺PLC進(jìn)行通訊即RS485轉(zhuǎn)換器的A+ (DATA+)與總線上所有PLC9針端口的 第3腳連接，B- (DATA-)與總線上所有PLC9針端口的第8腳連接，如圖6所示。多臺PLC 進(jìn)行通訊也可以通過485集線器與主機(jī)相連。
PLC過程自動控制單元樣機(jī)信號線連接如圖7和8所示。
PLC過程自動控制單元在運(yùn)行過程中自動對通信口數(shù)據(jù)流進(jìn)行探測以確定網(wǎng)絡(luò)是否暢通， 如果在10秒之內(nèi)沒有檢測到網(wǎng)絡(luò)口的數(shù)據(jù)流，PLC過程自動控制單元則根據(jù)當(dāng)前設(shè)置由聯(lián)網(wǎng) 運(yùn)行方式自動轉(zhuǎn)入單機(jī)運(yùn)行方式。
PLC過程自動控制單元有4種工作模式，根據(jù)主機(jī)設(shè)定的參數(shù)決定工作在那一種模式下。 4種工作模式和參數(shù)對應(yīng)關(guān)系如表1。
表1 工〗乍模式和參數(shù)對應(yīng)關(guān)系
參數(shù)工作模式
1PH值控制
2DO值控制
3比例控制
4溫度控制
工作模式修改方法有兩種
(1) 在主機(jī)運(yùn)行相應(yīng)的監(jiān)控軟件，如"PH值控制"，則PLC將自動存儲參數(shù)"1"。如圖9。
(2) 在主機(jī)運(yùn)行"污水處理過程PLC智能單元集成調(diào)試環(huán)境"，在修改參數(shù)一攔中輸入相應(yīng) 的參數(shù)即可，如圖IO。
權(quán)利要求1.一種污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，由服務(wù)器(1)、在線式UPS(6)、RS232/RS485轉(zhuǎn)換器(2)、多個PLC控制單元以及每個PLC控制單元控制的多個測控點(diǎn)組成，其特征在于在線式UPS(6)與服務(wù)器(1)連接，同時服務(wù)器(1)與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器(2)連接，所述系統(tǒng)還包括一1轉(zhuǎn)XRS485集線器(3)以用于延長通信距離，該集線器(3)一端與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器(2)連接，另一端與多個PLC控制單元連接，同時多個PLC控制單元連接控制多個測控點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述系統(tǒng)只 連接一個PLC控制單元時，PLC控制單元可直接連接到RS232/RS485轉(zhuǎn)換器(2)。
3. —種污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，由服務(wù)器(1)、在線式UPS (6)、 TCP/IP—RS485 協(xié)議轉(zhuǎn)換器(IO)、多個PLC控制單元以及每個PLC控制單元控制的多個測控點(diǎn)組成，其特征 在于該系統(tǒng)還包括兩臺交換機(jī)(8)，在線式UPS (6)與服務(wù)器(1)連接，同時服務(wù)器(1) 與其中一交換機(jī)(8)，該交換機(jī)(8)另一端連接LAN局域網(wǎng)(9)， LAN局域網(wǎng)(9)連接TCP/IP 一RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器(10)，同時TCP/IP—RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器(10)連接另一交換機(jī)(8)，該 交換機(jī)(8)另一端連接多個PLC控制單元，同時多個PLC控制單元連接控制多個測控點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，其特征在于測控點(diǎn)為 污水處理現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行部件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)，其特征在于服務(wù)器(1) 同時連接有一打印機(jī)(7)。
專利摘要一種污水處理的PLC過程自動控制系統(tǒng)，在線式UPS與服務(wù)器連接，同時服務(wù)器與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器連接，所述系統(tǒng)還包括一1轉(zhuǎn)XRS485集線器可再次延長通信距離，該集線器一端與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器連接，另一端與多個PLC控制單元連接，同時多個PLC控制單元連接控制多個測控點(diǎn)。當(dāng)所述系統(tǒng)只連接一個PLC控制單元時，PLC控制單元可直接連接到RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，并不再局限于RS485的通信距離限制。本實用新型的污水處理PLC過程自動控制系統(tǒng)可提高污水治理機(jī)組運(yùn)行效率，降低運(yùn)行費(fèi)率，提高出水水質(zhì)，并通過克服通信距離限制實現(xiàn)真正意義的遠(yuǎn)程控制，因而具有技術(shù)上的先進(jìn)性和很強(qiáng)的實用性，可能帶來的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有廣闊的市場前景。
文檔編號G05B19/418GK201402404SQ200820140078
公開日2010年2月10日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者劍 楊, 楊大勇, 奎 林, 趙坤榮 申請人:環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所