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貝加萊成都辦事處技術部 林兵
摘要：本文就貝加萊公司PCC控製係統在汙水處理項目中的應用，詳細介紹了采用分布式IO技術、實時工業以太網POWERLINK技術和緊湊一體化控製屏技術的綜合解決方案，並闡述了典型的係統構架和功能特點。
關鍵詞：可編程計算機控製器（PCC） 分布式IO技術 X2X POWERLINK 汙水處理
1．引言
B&R（貝加萊，www.br-automation.com）公司於1979年創建於奧地利。從創建以來，B&R一yi直zhi致zhi力li於yu工gong業ye自zi動dong化hua技ji術shu創chuang新xin並bing引yin領ling著zhe技ji術shu發fa展zhan的de潮chao流liu。卓zhuo越yue並bing且qie開kai放fang性xing的de產chan品pin最zui大da限xian度du地di滿man足zu了le客ke戶hu需xu求qiu，使shi客ke戶hu的de產chan品pin和he項xiang目mu具ju個ge性xing與yu競jing爭zheng力li。1996年貝加萊來到中國，如今，貝加萊產品已在中國國內的塑料、包裝、印刷、紡織、食品等多個行業的機械自動化及電力、冶金、石化、汙水、市政工程等過程自動化領域中被廣泛地采用。產品含蓋PCC（可編程計算機控製器）、IPC（工控機），Panel System(人機界麵)、ACOPOS (伺服產品)、X20，X67(分布式I/O)，APROL係統（DCS係統）等產品係列。豐富的控製部件和DCS係xi統tong被bei廣guang泛fan應ying用yong在zai各ge大da先xian進jin的de汙wu水shui處chu理li控kong製zhi係xi統tong中zhong，目mu前qian已yi有you上shang千qian套tao貝bei加jia萊lai的de汙wu水shui處chu理li係xi統tong運yun行xing在zai全quan球qiu的de各ge個ge國guo家jia，係xi統tong性xing能neng有you口kou皆jie碑bei。
2．汙水工藝及特點
汙水處理的工藝流程大體分為：格柵處理、泵房提升、沉砂處理、一次沉澱池、曝氣池處理、二次沉澱池處理、泥漿製備、昭氣利用。需要控製的區域主要有進水泵房，鼓風機房，脫水機房，變電所，加藥間等區域。有柵格、總泵房、沉砂池、生物反應池、沉澱池、加氯間、汙泥處理裝置、變電站等控製對象。
在進水泵房，係統需要檢測粗、細格柵前後的液位，及設備的故障工況，手動/自動控製粗、細格柵的運行；采集泵房內及水泵運行工況及液位參數，並根據泵的運行時間，先後開啟水泵機組。
在(zai)鼓(gu)風(feng)機(ji)房(fang)，係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)控(kong)製(zhi)鼓(gu)風(feng)機(ji)組(zu)的(de)開(kai)關(guan)機(ji)順(shun)序(xu)，檢(jian)測(ce)鼓(gu)風(feng)機(ji)組(zu)的(de)故(gu)障(zhang)報(bao)警(jing)，根(gen)據(ju)生(sheng)化(hua)池(chi)中(zhong)溶(rong)氧(yang)的(de)濃(nong)度(du)調(tiao)節(jie)出(chu)風(feng)閥(fa)開(kai)啟(qi)度(du)，檢(jian)測(ce)生(sheng)化(hua)池(chi)等(deng)相(xiang)關(guan)儀(yi)表(biao)的(de)參(can)數(shu)。在(zai)脫(tuo)水(shui)機(ji)房(fang)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)采(cai)集(ji)脫(tuo)水(shui)機(ji)房(fang)、汙(wu)泥(ni)池(chi)內(nei)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)工(gong)況(kuang)及(ji)附(fu)近(jin)的(de)儀(yi)表(biao)參(can)數(shu)並(bing)對(dui)相(xiang)應(ying)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)控(kong)。在(zai)變(bian)電(dian)所(suo)需(xu)要(yao)采(cai)集(ji)鼓(gu)風(feng)機(ji)房(fang)高(gao)壓(ya)變(bian)配(pei)電(dian)所(suo)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)工(gong)況(kuang)及(ji)對(dui)附(fu)近(jin)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)等(deng)。具(ju)有(you)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)查(zha)詢(xun)，故(gu)障(zhang)記(ji)錄(lu)及(ji)報(bao)警(jing)，各(ge)項(xiang)數(shu)據(ju)曲(qu)線(xian)等(deng)功(gong)能(neng)。
3．貝加萊控製係統方案：
根據項目的需求及特點，貝加萊方案為監控中心采用先進的管理控製技術，係統設計為控製層、監控層、管理層三層進行監測和控製。控製層分若幹個PCC子站分別對廠內設備、及監測點進行控製、監測，采集信號，控製生產設備；監(jian)控(kong)層(ceng)，在(zai)廠(chang)內(nei)設(she)中(zhong)心(xin)控(kong)製(zhi)室(shi)，對(dui)於(yu)獨(du)立(li)運(yun)行(xing)的(de)汙(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)，中(zhong)控(kong)室(shi)有(you)二(er)個(ge)功(gong)能(neng)，一(yi)是(shi)監(jian)控(kong)全(quan)廠(chang)的(de)整(zheng)個(ge)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)，二(er)是(shi)將(jiang)有(you)關(guan)汙(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)上(shang)傳(chuan)汙(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)；將汙水處理廠監控中心執行指令下傳各PCC，由PCC控製各現場儀器及儀表；管理層主要在汙水處理廠監控中心完成。係統同時還充分考慮設計了特殊情況下的現場手動控製。
係統結構圖:
係統設計在現場采用貝加萊的PP400係列控製器，貝加萊的PP400是一款集成觸摸屏，控製器於一身的高性能控製器.一個設備同時實現現場的監控和操作以及I/O的處理.提高整個汙水係統的靈活度.支持100米I/O擴展的X20係統。各PCC站的通訊，采用CPU自帶的以太網接口，實現個站間的通訊和與監控中心的數據交換。設計自控係統的組成主要包括：
1. 1#PCC，2#PCC，3#PCC控製站
主控製器選用X20的高性能X20CP1485控製器，自帶以太網，和RS232或CAN通訊接口，其處理頻率達到Celeron 400MHZ,達到400US的任務執行時間。通過預先編製好的控製程序，對現場控製站I/O模塊進行數據采集和分析、運算並相應的輸出結果。通過自帶以太網接口實現與監控中心的數據通訊，並且采用容易擴展的X20的I/O單元，采用CAN，X2X通訊方式實現I/O的通訊，采集遠程設備的數據信號。12路的I/O寬度僅為12.5mm,長為9.9mm.結構緊湊，功能齊全，性價比高，安裝方便。
3個PCC站分別位於預處理站，鼓風機室，濾池和沉澱池。鼓風機房現場HMI采用貝加萊的PP100觸摸屏，PP100采用266MH高性能處理器，128MB DRAM，TFT 640*480 真彩10.4寸的大尺寸，IP65的防水等級。全金屬外殼。模擬電阻式觸摸屏其特性決定了長壽命，正常使用可達6年以上。並且具有很強的抗幹擾能力，並集成RS232，以太網，USB接口，方便用戶的通訊或擴展。主控製器與觸摸屏的通訊采用RS232。
2．變電站
控製器選用貝加萊的PP400，貝加萊的PP400是一款集成觸摸屏，PCC控製器於一身的高性能控製器，采用高速266MHZ CPU ，可達8GB的大容量的存儲器，具有IP65的防護等級，USB，以太網，RS232通訊接口豐富，256色真彩顯示。10.4寸的PP400作(zuo)為(wei)控(kong)製(zhi)主(zhu)站(zhan)的(de)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)的(de)同(tong)時(shi)。還(hai)可(ke)通(tong)過(guo)屏(ping)查(zha)詢(xun)設(she)備(bei)狀(zhuang)態(tai)，工(gong)作(zuo)記(ji)錄(lu)，數(shu)據(ju)報(bao)表(biao)，修(xiu)改(gai)係(xi)統(tong)參(can)數(shu)等(deng)功(gong)能(neng)。滿(man)足(zu)在(zai)變(bian)電(dian)站(zhan)本(ben)地(di)監(jian)控(kong)本(ben)地(di)操(cao)作(zuo)的(de)功(gong)能(neng)，一(yi)體(ti)化(hua)的(de)設(she)計(ji)緊(jin)湊(cou)而(er)小(xiao)巧(qiao)。I/O模塊支持多種遠程擴展方式，如CAN ，X2X， POWERLINK，ProfibusDP，DeviceNet等。
3． ECU01-ECU10現場控製站
現場控製站的主要功能是遠程I/O模塊和通訊的功能，它主要包括模擬輸入模塊、數字輸入模塊、數字輸出模塊、以及通訊模塊。采集10個濾池的信號監控等。控製器選用貝加萊的X20自帶以太網，RS232，CAN接口緊湊型X20CP0291，達到2MS的快速掃描周期。采集10個濾池的控製信號，通過100M的以太網傳輸上下位的數據信息。I/O部分采用貝加萊的X20 I/O係統。如果濾池控製部分離其餘控製部分有一定距離，並且I/O點不多。我們采用貝加萊的具有12M 通訊速度，站間距離可達100米的X2X通訊總線，進行遠程擴展。方便現場的安裝，滿足實際客戶要求。並且X20係(xi)統(tong)支(zhi)持(chi)熱(re)插(cha)拔(ba)，即(ji)使(shi)個(ge)別(bie)模(mo)塊(kuai)或(huo)外(wai)圍(wei)設(she)備(bei)的(de)故(gu)障(zhang)也(ye)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)其(qi)餘(yu)模(mo)塊(kuai)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)，避(bi)免(mian)因(yin)一(yi)些(xie)小(xiao)故(gu)障(zhang)而(er)導(dao)致(zhi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)癱(tan)瘓(huan)。節(jie)省(sheng)維(wei)護(hu)和(he)使(shi)用(yong)成(cheng)本(ben)。
4． 監控中心
采用貝加萊無風扇無線纜，可免硬盤運行的工控機APC620，采集現場PCC的實時數據和記錄狀況報表及報警等。實現全廠的綜合調度。兩台工控機互為主備，提高係統可靠性。控製係統具有全自動邏輯控製、在線工藝狀態顯示及參數記錄、運行故障診斷記錄、生產報表顯示記錄等功能。係統能長周期安全無故障運行。
5．網絡通訊及結構
利用各PCC自帶的以太網接口實現PCC站站以及ECU各站的通訊,以及與監控中心的數據通訊.光纖連接現場和監控中心。遠程I/O的擴展采用12M速率的X2X總線。通過RS485接口模塊控製現場變頻器的運轉，以及與儀器儀表的通訊連接。
貝加萊的控製係統支持分時多任務操作係統，觸摸屏和PCC均采用一個開發軟件來開發，麵向對象的編程方式，除常規編程語言外，並且支持C語言，BASIC語言等多種高級編程語言。以及完善的PID算法完成生產過程壓力、溫度、流量等工藝參數的PID回路調節。高性能的控製器和支持帶電插拔的X20 I/O 係統，單個模塊或部件的損壞不會影響其他設備的正常運行，提高汙水係統可靠性，利於係統維護。I/O的(de)就(jiu)地(di)接(jie)入(ru)，再(zai)通(tong)過(guo)通(tong)訊(xun)上(shang)送(song)，通(tong)訊(xun)介(jie)質(zhi)為(wei)屏(ping)蔽(bi)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)，減(jian)少(shao)布(bu)線(xian)成(cheng)本(ben)，提(ti)高(gao)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)。實(shi)現(xian)就(jiu)近(jin)接(jie)線(xian)，遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)。接(jie)口(kou)豐(feng)富(fu)，太(tai)網(wang)通(tong)訊(xun)接(jie)口(kou)， Modbus接口，CAN 通訊，RS485總線等與三方設備通訊的接口都包含在係統中，方便用戶的擴展和使用。
4．結束語：
貝加萊的汙水控製係統是以PCC、工控計算機、管理計算機、服務器、jisuanjiwangluojiruanjianxitongweihexindewushuichulichangshishiguanlikongzhixitong，zidongjiancehuojiankongwushuichulichangshebeijishengchanyunxing，dadaowushuichulichangyuanchengjiancehuojiankongzidonghua、管理信息化。 使汙水處理廠內自動化控製及技術水平得到全麵顯著提升，可以安全、可ke靠kao地di實shi現xian各ge種zhong複fu雜za的de汙wu水shui處chu理li工gong藝yi流liu程cheng，減jian少shao人ren為wei因yin素su帶dai來lai的de可ke能neng事shi故gu和he隱yin患huan，保bao證zheng汙wu水shui處chu理li的de質zhi量liang，同tong時shi減jian輕qing勞lao動dong強qiang度du，提ti高gao工gong作zuo效xiao率lv和he經jing濟ji效xiao益yi，使shi傳chuan統tong汙wu水shui處chu理li廠chang生sheng產chan運yun行xing及ji管guan理li產chan生sheng了le質zhi的de變bian化hua。
關於貝加萊
貝加萊（B&R）是一家自動化技術領域的全球性領導廠商，總部位於奧地利Eggelsberg，於1979年由Erwin Bernecker先生和Josef Rainer先生共同創建。創新的信念伴隨貝加萊不斷成長，並引領技術發展的潮流。今天的貝加萊已經在全球55個國家設立了分支機構，擁有140個辦事處。
1996年8月，貝加萊在上海成立了服務於中國市場的分公司――貝加萊工業自動化（上海）有限公司，本地化的銷售與技術隊伍為中國客戶帶來了更迅捷的服務響應。十年征程，貝加萊（中國）一yi直zhi致zhi力li於yu為wei國guo內nei用yong戶hu提ti供gong高gao品pin質zhi的de自zi動dong化hua產chan品pin和he優you秀xiu的de技ji術shu解jie決jue方fang案an。如ru今jin，貝bei加jia萊lai的de產chan品pin和he方fang案an已yi廣guang泛fan應ying用yong於yu機ji械xie自zi動dong化hua領ling域yu，如ru包bao裝zhuang、印刷、塑料、紡織、食品飲料、機床、半導體、製藥等行業；以及過程自動化領域，如電力、冶金、市政、交通、石油、化工和水泥等行業。
貝加萊（中國）在國內的機構包括上海總部，北京、廣州、濟南、西安和成都辦事處，上海和西安的技術培訓中心，以及分布在全國的大學聯合實驗室。無論是售前谘詢、方案設計，還是項目實施與售後服務，貝加萊（中國）dezhuoyuetuanduishizhongtiejinyonghu，tigongzhoudaowanshandezhichi。zhezhiyouxiudezhongguotuanduiyizhizaibangzhuhezhichizhekehuzidonghuafangandeshixian。zaizhuiqiuwanmeizidonghuadetongshi，beijialaigengshishijiefanweineigongyezidonghuadehezuohuoban。“Perfection in Automation”與 “Your Worldwide Automation Partner”精確地闡述了貝加萊公司在工業自動化領域的使命與追求。
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