基于PROFIBUS现场总线的污水处理自动控制系统

【摘要】：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。它是计算机技术、通信技术和控制技术高度综合与集成的产物，是一种开放式和分布式的新模式。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。 目前我国85％以上的污水未经处理直接排入水体，危害人民身体健康和工农业生产。因此，兴建现代化的污水处理厂已是刻不容缓。 本文分析了现场总线的现状及发展趋势，介绍了现场总线的网络结构和通信协议。从PROFIsafe主要特征通信原理、故障安全保护措施、报文结构等方面对PROFIBUS故障安全通信技术进行了探讨。以江西省某县城市污水处理厂计算机过程控制为背景，根据污水处理的工艺流程，提出了基于PROFIBUS现场总线的污水处理自动控制系统的实现方案，设计出污水处理厂自动控制系统图和PROFIBUS网络配置方案。针对污水处理过程中的难点——污水曝气过程控制的控制策略进行了研究，采用模糊控制策略，可以比较准确地反映污水水质的变化，合理控制曝气量，节省运行费用。 论文设计的基于PROFIBUS现场总线的污水处理自动控制系统，采用了国外先进的卡鲁塞尔氧化沟曝气工艺，摒弃了传统的A／O工艺、接触氧化工艺，应用PROFIBUS现场总线技术，实现了作为上位控制的工控机IPC、污水泵站PLC、曝气过程PLC、排泥系统PLC为主动站之间的通讯，以及上述主动站与作为从动站的污水泵站中的软起动器、曝气过程中的变频器、工艺应用中的智能传感器和外围I／O设备之间的通讯。 该项目2004年6月交付使用，经处理的出水水质达到设计排放要求，取得了较好的经济效益和社会效益。运行结果表明，该项目的研发具有较为重要的现实意义。