西门子6ES7 212-1AE40-0XB0性能参数

1 引言
ABB公司在收购了贝利（Bailey）公司后，将它旗下的多款控制系统整合到了以工业IT为基础，针对目标技术的**800XA系列控制系统中。在继续为国内的电力，冶金，石化，造纸等行业提供整体的解决方案以外，已将它旗下的一款已有十几年发展历史的中小型控制系统AC31作为产品引入中国。目前在此基础上推出更为**的AC500系列，可为国内的系统集成和OEM等通用的应用提供更多的选择。本文将介绍此系统及其在污水处理中的应用。

2 AC500控制系统介绍
AC500系统由CPU主模块、通讯模块、CPU底板、I/O模块和端子板、FBP远程I/O接口模块和端子板，CPU等组成。如图1所示。

2.1 CPU主模块
CPU有PM571、PM581 和PM591三个不同的等级。均带有：LCD显示、操作按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU可直接插在CPU底板上，底板可选择集成以太网或者ARCNET网络接口。此外，保留的CS31的通讯接口是考虑到了和AC31等ABB公司其他系列PLC的兼容性。
2.2 通讯模块
除了CPU上集成的通讯接口外，每一个CPU上还可多扩展4个通讯接口。这4个通讯接口可扩展为任意的标准总线协议。CPU上集成的两个Modbus通讯接口和可选集成的以太网或ARCNET局域网络接口外，通过通讯扩展接口还能扩展 ProfibusDP-V1、DeviceNet、CANopen和以太网等总线接口。
2.3 I/O 模块
输入/输出模块有模拟量和开关量两大种类。每个输入/输出模块均可直接插到端子板上，CPU本地和通过FBP分布式扩展的子站，可大扩展到7个输入/输出模块。
2.4 FBP 远程I/O接口模块
这种模块集成了一定数量的开关量输入/输出，并且通过它实现和CPU 的通讯和分布I/O。这个分布模块后面又可大扩展7个输入/输出模块。
2.5 AC500 Control Builder 编程
AC500 Control Builder 编程是一套可对所有系列AC500 CPU进行编程的工程工具，这套编程软件符合IEC61131-3的，可支持五种不同的编程语言：
（1）功能块（FBD）
（2）语句表（IL）
（3）梯形图（LD）
（4）结构文本（ST）
（5）顺控图（SFC）
这套软件可完成AC500系统的全部设置，包括所有的总线接口，而且还有全面的自诊断功能、报警处理、可视化调试工具和开放的数据接口。此外还可以提供离线仿真,变量跟踪功能,配方管理和监视列表,可视化的调试工具,通讯接口的设置,开放的数据接口,工程接口。

3 SBR污水处理工艺介绍
序批式活性污泥法简称SBR (Sequence Batch Reactor)法，是早期充排式反应器的一种改进。随着自动控制水平的**，SBR法引起人们的重新重视，并对他进行了更加深入的研究与改进，自1985年我国座SBR处理设备在的投产，目前已经广泛的应用在工业污水和城市污水的处理中。
SBR工艺的基本操作流程由进水，反应，沉淀，出水和闲置等五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。

SBR工艺系统组成简单（如图2），不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备。SBR具有效率高，脱氢除磷效果好，防止污泥膨胀性能强，耐冲击负荷和处理能力强等优点。

4 基于AC500的SBR自动化系统
污水处理厂的自动控制系统由三级分布式集散控制系统组成（如图3）。

级—监控管理，由中央控制室的操作站实现;第二级—过程控制，由现场的各分系统或成套设备的控制系统实现; 第三级—单机就地控制，由现场电气控制系统实现。级采用工控计算机作为上位机,以TCP/ IP工业以太网与PLC 系统通讯,实行集中控制。通过工控软件实时监视全厂工艺参数变化、设备运行、故障发生等情况，同时负责日常报表打印、事故打印和数据记录等。
第二级以AC500 PLC系统作为现场控制核心,从系统扩容及维护考虑,按场区配置分站PLC ,通过AC31网与所属I/O子站通讯对**、液位、pH 值、电机等参数进行采集、控制。
第三级采用ABB公司的AC31系统产品组成I/O子站,采集现场参数,执行上一级PLC主站的控制命令。系统可靠性高、通用性强、网络联接简单方便,能够较好地实现对污水处理工艺过程的控制,达到工程应用的要求。
4.1上位计算机与PLC的主站通信
由于污水处理控制对象多且分散,生产工艺流程复杂,如果采用集中控制方式,则必须采用多套系统,相互之间没有联系,无法对整个工厂进行整体监控,并且投资大,所以本系统采用分布式集散控制系统,将管理与控制分离。上位计算机选用HP工业PC机,预装北京昆仑通态公司的MCGS 5.5通用版。可任意调入各工艺图、运行表、设定表和控制表，工艺图以图形的方式显示各个工段的工艺流程和数据。同时，具有工艺流程画面实时显示、报表打印、历史数据与趋势数据等功能,并能根据控制的需要直接设定现场的相应参数。例如，泵站的变频器的恒定水位，报警水位，停泵水位的设定，排泥时间的设定等。下位控制系统由1台AC500系列PLC及其相应外围设备组成,它们置于中央控制室。PLC主站把从I/O子站接收到的数据通过Ethernet LAN上传到上位工控计算机。本系统的Ethernet LAN是以ABB PLC提供的标准工业以太网TCP/IP通讯模块(TB521-ETH)来实现的,传输速率为10Mbit/s ,介质为屏蔽双绞线,网络无任何特殊要求,上位机只需一块普通网卡即可实现通讯。

4.2 PLC主站与远程I/O子站的通信
1#～8# I/O子站分别选用AC31系统的远程扩展模块（ICMK14 N1-24DC）, I/ O子站置于污水控制现场, 就近控制所属设备,形成分散控制的能力,并采集现场设备的运行状况和故障信息,通过CS31总线联接到PLC主站 ,CS31总线是一种点对多点的RS485串行通讯。每个通讯系统由一个主站和大31个从站组成。通讯距离不加中继为500米，加中继大可达到2000米。通讯介质为屏蔽双绞线。以PLC主站与I/O子站为例的通讯网络框图如图4。

PLC主站通过CPU(PM581)上保留的CS31通讯接口、CS31通讯总线与I/O子站（AC31远程扩展模块）构成高速对等通讯网络,随时采集现场设备的运行状况和故障信息,并上传上位工控机 ,形成集散控制。

5 结束语
以本文的研究结果为基础设计的技术方案,在浙江某生活污水处理厂具体实施。实际的运行结果表明,其设计结构合理,安全可靠,控制精度等技术性能指标满足了生产的实际需要，性价比很高

　1 引言

　　环境保护已经越来越受到各国人民的重视，我国在集中发展经济的同时，也将环境保护列为一项基本国策，但是由于我国环境管理的基础比较薄弱，在资金的投入力度上也还不够大，作为环境监测的仪器仪表设备还满足不了社会发展的需求，环保类仪器仪表有着很大的发展空间。

　　环保仪器仪表主要用在环境质量监测和污染源监测等方面。针对我国的具体国情，环保主要是解决我国水环境、大气环境两个战略性和全局性的大环境生态污染问题。

　　环保仪器仪表产业的发展首先要充分考虑我国的国情。适合我国国情的环境监测仪器应该具有一下特点：

　　　　1、价格便宜，维修费用低。
　　　　2、能够适应各种恶劣的条件。
　　　　3、易于维护，操作方便。
　　　　4、运行稳定，抗干扰能力强。

　　在充分考虑我国国情的基础上，还应把握到环保仪器仪表的发展趋势。



　　2 公司简介

　　我公司全称河北沧州大化TDI有限责任公司，于1996年由国家计委批准正式开工建设，2000年投入试生产，2002年正式通过竣工验收，2006年TDI产量达30000吨，我公司一直保环保放在前位，严格要求“三废”达标排放，同时在各种介质储罐监测仪表实行环保，保护环境，确保稳定生产。以下就我公司在液氯罐使用的环保仪表----外测液位计进行详细介绍


　　3 ELL型环保液位计在我公司使用情况

　　3．1引进ELL环保型外测液位计的由来

　　原T5001A/B液氯储罐采用的都是双法兰差压液位计测量，2001年T5001A液氯储罐上的双法兰液位计出现故障，由于液位计与设备连接处没装阀门，液位计无法从设备上拆下来，不能在线拆检更换，在这种情况下，引进了外置型液位计，不用开孔，直接安装，至今运行5年，运行一直很稳定。05年T5001B罐液位计由于环境恶劣及被测介质腐蚀原因，仪表膜盒有液氯渗出，一旦扩大后果不堪设想，非常危险，工艺人员立即向调度室汇报，经报公司领导批准后立即降系统负荷，将此液氯罐进行紧急置换交出，更换了仪表，同时在仪表前加装了球阀。虽然系统降负荷损失了一些效益，但是避免了一次由于液氯泄漏而发生的安全事故，在当月又紧急购置了1块ELL外置型液位计，安在了此液氯储罐上，双表齐用，两块仪表趋势一致，至今液位计运行良好。（见图1，为两块表的工作曲线）到目前我厂已使用了7块此种类型液位计。就此分析有害介质储罐用外置式液位计环保、安全。


　　3. 2外置式液位计原理

　　外置式液位计是利用液体本身的振动而产生的微小振动波，此振动波利用变送器处理后得到液位特征量，计算公式如下：

　　　　　h=h(f(a,t)y)

　　a-　液体特征系数

　　t-　液体温度

　　y-振动波形的液位特征量


　　该仪表主要分两部分，一是测量头，一是主机。测量头直接吸附在容器壁外侧，负责收集信息；主机安装在被测容器旁，负责分析计算。测量头与主机之间用电缆连接，主机表头配有接线盒（易燃易爆场所配有隔爆型接线盒）分别连接来自液位及温度测量头、主机和控制室的信号及电源电缆。主机供电为DC24V，4~20mA隔离标准输出，可与PLC、调节器、记录仪、DCS系统配套使用，仪表设定采用专用磁笔，从仪表透明窗外操作五个磁性键，输入各种参数。


　　3．3外置式液位计性能特点

　　ELL（ELL-FI-E型和ELL-FI-AE型）系列外测液位仪从罐外连续、**地测量罐内的液位，完全不接触罐内的液体和气体，实现了真正的隔离测量。

　
　　3.3.1、测量范围宽，可达30米，测量精度高，可达设定满量程的±0.1%

　　3.3.2、可用于苛刻的环境：

　　　　可测量任何压力的液体。
　　　　可测量剧毒的液体。
　　　　可测量腐蚀性强的液体。
　　　　可测量要求无菌的或高纯度的液体。
　　　　可测量易燃、易爆，易泄漏，易污染液。

　　3.3.3安全

　　在测量有毒害、有腐蚀、有压力、易燃易爆、易挥发、易泄漏的液体时，由于测量头和仪表都在容器外，所以安装、维修、维护操作时不接触罐内的液体和气体，非常安全。即使在仪表损坏或维修状态下，也绝无引起泄漏的可能。

　　3.3.4环保

　　既不泄露液体，也不泄露气体，决不污染环境，是绿色环保仪表。

　　3.3.5方便

　　安装时不必在容器上开孔，不用法兰盘，不用连通管，可以不必动火，随时安装调校，不必停产，只需将测量头从容器外用测量头专用的磁性固定器或粘合剂固定在容器外壁，经过简单的接线，即可测量，安装、维修方便、经济。同时可自动进行参数校准，自动运算温度补偿系数，无论环境温度、液体温度或者被测液体成分如何变化，仪表始终保证具有较高的测量精度。安装方式见下图：

　　3.3.6耐用可靠

　　测量头和仪表中无机械运动部件，并严格密封，与外界隔离。不会磨损或腐蚀，十分耐用可靠。维护工作量很小 。

　　3.3.7与其他类型液位计的性能比较

　　3.3.8外置式液位计的使用范围

　　3.3.9外置式液位计可测量的介质

　　3.4外置式液位计与其它类型液位计相比优越性

　　大优越性体现在环保、安全，外置式液位计操作简单，维护方便，智能环保。
抗电器干扰能力极强，对于罐上的电机振动、进液冲击等各种干扰均不影响仪表测量。
近年来，随着确定性通讯技术和环境适应性等关键问题的突破，工业自动化系统正在逐步统一到工业以太网，易于与Internet连接。目前外置式液位计就有新型产品即将投入市场——ELL-FI-H型网络式高性能外侧液位计，在此我简单介绍一下，以帮助兄弟单位加以了解，见下表

　　3.5引进外测式液位计对我厂带来的好处

　　自从引进了ELL型外置式液位计，从仪表维护量上大大减轻了负担，不用担心仪表的精度；不用担心由于仪表的原因造成介质的泄漏甚至会造成系统停车；安装方便、维护简单、操作容易，只需定时检查探头的密封油即可。


　　3.6智能外测式液位计的发展趋势

　　对液氯、氯乙烯、丙烯、液化石油气等不同介质和行业，各类液位计的应用比例和市场份额各不相同，但随着人们对环保意识的加强，经济突飞猛进的发展，这种智能外置型液位计会越来越受人们的青睐，尤其在易挥发性、有毒有害介质储罐更显示它的优越性，不久的将来外置型液位计将会成为环保仪表行列的佼佼者，同时因实现以太网控制，更会成为工业控制网络中新型仪表发展的领头羊。