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HOLLiAS-LEC G3 PLC用于污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的無線通訊解決方案
北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司
摘要: 本文介紹的監(jiān)控系統(tǒng)在滿足污水處理設備安全、高效運行的同時具有很好的性價比,,具有良好的經濟,、社會效益和推廣前景。
Abstract:
Key words :

1 前言
    
    隨著我國經濟的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化程度的不斷提高,,工業(yè)污水和生活污水日益增多,。為維持經濟的持續(xù)、健康增長和生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán),,必須對工業(yè)及生活污水加以處理。目前,,在我國主要城市和經濟發(fā)達地區(qū)的城鎮(zhèn)均已建成了各種規(guī)模的污水處理廠,,但大部分經濟欠發(fā)達地區(qū)的縣市和小城鎮(zhèn)沒有對各類污水采取處理措施,而是直接排入附近河流,。隨著環(huán)保要求的不斷提高,,未采取污水處理措施的小城鎮(zhèn)在未來若干年內必然會建立污水處理廠。小城鎮(zhèn)量大面廣,,對污水處理設施的需求量很大,。同時,受投資額的限制,,這些污水處理廠更愿意采用經濟,、實用的產品。本文介紹的監(jiān)控系統(tǒng)在滿足污水處理設備安全,、高效運行的同時具有很好的性價比,,具有良好的經濟、社會效益和推廣前景,。

2 原方案分析
    
    在污水處理廠內,,各種污水處理設備分布較分散。為監(jiān)視現(xiàn)場設備的運行參數(shù)和運行狀態(tài),,需要建立一套中央監(jiān)控系統(tǒng),。該監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場檢測,、數(shù)據采集和處理、數(shù)據通訊和中央監(jiān)控等部分組成,,現(xiàn)場檢測儀表檢測到的設備參數(shù)和運行狀態(tài)經過處理后通過計算機網絡上傳至中央控制室,,中央控制室內的運行人員通過監(jiān)控計算機監(jiān)視全廠設備的運行狀態(tài)。運行人員根據運行參數(shù)和設備運行狀態(tài)發(fā)出各種控制指令,,控制指令通過計算機網絡傳到現(xiàn)場,,控制設備的相應動作。
    
    現(xiàn)場需要對模擬量和開關量進行監(jiān)控,,主要模擬量有流量信號,、液位信號、壓力信號,、閥門開度信號等,,主要開關量信號有刮泥車和吸泥車的啟動、停止,、運行,、到位、故障及真空泵的工作狀態(tài)等等,。這些現(xiàn)場設備與中央控制室距離較遠,,目前大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)由分布式I/O完成檢測與控制,現(xiàn)場設備與中央控制室之間的數(shù)據交換大都采用DP網絡連接方式,,在中央控制室設置DP主站,,現(xiàn)場設備作為DP從站掛在DP網上。系統(tǒng)結構簡圖如圖1所示,。一個污水處理廠包括多個現(xiàn)場設備,,每個現(xiàn)場設備作為1個DP從站連接到DP總線上。采用這樣連結方式,,現(xiàn)場施工工程量很大,,需要架設電纜和橋架,費用較高,,并且每個DP從站與DP主站之間采用有線連接,,電纜容易損壞,維護起來比較麻煩,。


    針對傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的缺點,,我們提出了基于和利時公司小型一體化PLC HOLLiAS-LEC G3的無線解決方案。該方案的系統(tǒng)結構如圖2所示,。與傳統(tǒng)通訊方案相比,,該方案在現(xiàn)場設備和中央監(jiān)控室間采用了無線通訊方式,具有傳輸距離長、可靠性好,、抗干擾能力強,、節(jié)省電纜、維護成本低等優(yōu)點,。

3 方案設計
     如圖2所示,,該方案采用和利時公司的小型一體化PLC的CPU模塊LM3107進行數(shù)據采集和傳輸。LM3107本身自帶RS232通訊接口,,通過RS232連接到天線上,,天線之間采用Modbus協(xié)議,具備CRC校驗,,協(xié)議簡單,、可靠性高。通過天線,,可以實現(xiàn)遠距離Modbus無線通信,,從而實現(xiàn)了每個污水池(Modbus從站)的數(shù)據與上位(Modbus主站)之間的數(shù)據交換。然后,,Modbus主站再通過DP通訊模塊接入DP總線,,這樣就可以實現(xiàn)所有現(xiàn)場設備(Modbus從站)與中央監(jiān)控室(DP主站)之間的數(shù)據交換,完成數(shù)據采集與控制功能,。
   圖3為數(shù)據流程示意圖,,每個模塊之間的通訊都是雙向的。對于污水池采集上來的數(shù)據,,模擬量通過模擬量輸入模塊LM3310輸入到下位LM3107模塊(Modbus從站),,開關量直接輸入下位LM3107模塊(Modbus從站),上位采用1個LM3107CPU模塊與1個LM3401DP從站模塊連接到DP網絡中,。
 
    
    
    下位的LM3107通過RS232與無線通訊模塊連接作為Modbus從站,上位的LM3107通過RS232與無線通訊模塊連接作為Modbus主站,。LM3107模塊支持標準的Modbus
RTU協(xié)議,,所以上位與下位LM3107之間采用Modbus通訊。上位的LM3107再通過LM3401DP從站模塊與中央監(jiān)控室進行數(shù)據交換,。
     無線通訊可以根據實際情況選擇如下Modbus通訊參數(shù):
校驗:奇校驗,、偶校驗、無校驗
位數(shù):7位,、8位
波特率:300bps ,、600bps、1200bps,、2400bps,、4800bps、9600bps、19200bps,、38400bps

4 方案優(yōu)勢
     本文提出的解決方案具有如下優(yōu)勢:
1. 只需要1條DP線就可以把所有污水池采集的數(shù)據傳送到中心監(jiān)控室DP主站,,與傳統(tǒng)通信方案相比節(jié)省了大量通訊線纜,同時也減小了線纜施工工作量,,提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性,。
2. 采用無線通訊方式,數(shù)據傳輸距離長,,數(shù)據利用天線透傳,,傳輸?shù)木嚯x與天線有關,最多5K米,。
3. 采用LM3107可以實現(xiàn)最多247個Modbus從站互聯(lián),,節(jié)省了每個污水池的DP從站模塊費用,取而代之的是每個污水池做為Modbus從站存在,,只需要1個DP從站即可實現(xiàn)所有的污水池數(shù)據與中心監(jiān)測站數(shù)據的交換,。
5 結束語
     經過一段時間的調試和試運行,由HOLLiAS-LEC G3系列小型一體化PLC作為控制系統(tǒng)的無線監(jiān)控方案已成功應用于污水處理現(xiàn)場,。實踐證明,,該設計方案整體成本較低、數(shù)據傳輸距離長,、可靠性好,、抗干擾能力強、維護成本低,、可操作性高,,在市場中具備強有力的競爭能力,為污水處理行業(yè)增添了一套完善的解決方案,。
參考文獻
[1] HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC硬件手冊. 杭州和利時自動化有限公司
[2] HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC軟件手冊. 杭州和利時自動化有限公司
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