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1 引言
在污水處理的自動(dòng)化工程中經(jīng)常會(huì)碰到大量的第三方自動(dòng)化設(shè)備需要監(jiān)測和控制，通訊問題也就不可避免。第三方自動(dòng)化設(shè)備一般都有自己的控制系統(tǒng)（含有PLC或者工控機(jī)），在自控系統(tǒng)中一般都是關(guān)鍵設(shè)備，并且有大量的通訊數(shù)據(jù)需要傳輸，因此選擇合適的通訊方式，選擇一種對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和成本控制都有利的通訊通訊方式就顯得至關(guān)重要。本文以江油污水廠自控系統(tǒng)中的幾種通訊方式的具體應(yīng)用為例，介紹幾種通訊方式的特點(diǎn)及其具體實(shí)現(xiàn)。
2 通訊方式的選擇
第三方自動(dòng)化設(shè)備因?yàn)闋可娴降谌剑谶x擇通訊方式時(shí)，首先一定要了解設(shè)備的接口狀況。在此基礎(chǔ)上，從傳輸信號(hào)的種類、數(shù)量、傳輸距離、傳輸速率以及成本等方面考慮權(quán)衡，確定合適的通訊方式。當(dāng)監(jiān)控的點(diǎn)數(shù)不是很多，數(shù)據(jù)量不大時(shí)，建議采用電纜通訊的方式，主要從功能實(shí)現(xiàn)和成本兩方面考慮。如果有大量的數(shù)據(jù)需要傳輸則采用總線傳輸為好。采用電纜通訊的方式時(shí)，24V數(shù)字量信號(hào)采用KVV電纜傳輸，4－20ma信號(hào)采用RVVP電纜傳輸，在功能實(shí)現(xiàn)上非常可靠，相對于總線傳輸方式，由于不需要專用的通訊電纜和接頭，也不需要第三方設(shè)備一定要有通訊接口或者總線接口模塊，可以相對的降低成本，但是事先雙方應(yīng)預(yù)留硬件接口。對于一些小型的自動(dòng)化設(shè)備，由于自帶的小型PLC一般都沒有總線通訊接口，需要附件通訊模塊，導(dǎo)致通訊成本很高，則非常適合電纜通訊的方式。但是如果有大量的數(shù)據(jù)需要傳時(shí)，總線通訊方式的優(yōu)點(diǎn)便體現(xiàn)出來。此時(shí)，需要在軟件和硬件組態(tài)上加以配合才能正常使用。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)看到，伴隨著工業(yè)以太網(wǎng)的普及應(yīng)用，總線通訊的成本也會(huì)逐步降低。
下面以4-20mA模擬量信號(hào)采用電纜和Prifubus（1.5Mbps）總線數(shù)據(jù)通訊兩種傳輸方式的應(yīng)用進(jìn)行比較：
3幾種通訊方式在江油污水廠的應(yīng)用
在江油污水廠的工程設(shè)計(jì)和施工中，有大量的第三方成套設(shè)備需要通訊，下面舉例介紹這兩種通訊方式在工程中的應(yīng)用。
3.1 江油污水廠的總線通訊系統(tǒng)
江油污水廠采用基于Prifibus的多主站通訊系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如下圖：
現(xiàn)場總線采用西門子的Profibus DP總線，通訊介質(zhì)為Prifibus專用485通訊電纜，通訊速率設(shè)置為典型的1.5Mbps，段間的最大距離為200米。上位機(jī)采用Wincc6.0組態(tài)，通過5611卡連接Prifubus總線。三個(gè)工藝站：預(yù)處理PLC站、反應(yīng)池PLC站、加藥消毒PLC站都采用S7-300型PLC，用Simatic S7編程軟件進(jìn)行硬件組態(tài)。第三方設(shè)備有粗格柵裝置、鼓風(fēng)機(jī)裝置、ClO2加藥裝置，到三個(gè)主站的距離分別為30、80、100米。
3.2 電纜通訊方式
污水廠預(yù)處理站的粗格柵裝置采用江蘇泉溪環(huán)保設(shè)備廠的GBY型機(jī)械臂擺動(dòng)式格柵除污機(jī)，自帶施奈德Niza小型PLC，在自控系統(tǒng)中需要監(jiān)控的信號(hào)有：
數(shù)字量輸入信號(hào)：齒耙降
齒耙升
差動(dòng)升
差動(dòng)降
本地/遠(yuǎn)程
運(yùn)行
電源故障
系統(tǒng)故障
數(shù)字量輸出信號(hào)：啟動(dòng)/停止
考慮到接口信號(hào)不多，而且施奈德Niza小型PLC沒有Prifibus通訊接口，因此采用KVV 12×1.0的電纜接至預(yù)處理PLC（主站）的I/O模塊上，通過預(yù)處理PLC進(jìn)行通訊和控制。此時(shí)應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)設(shè)備廠家，在端子上預(yù)留通訊接口信號(hào)，同時(shí)PLC上也要預(yù)留接口信號(hào)的地址。但是相對于增加通訊模塊和通訊電纜來說，還是節(jié)約成本的，并且連接也并不復(fù)雜。
3.3 Prifibus主從通訊方式
污水廠反應(yīng)池站的鼓風(fēng)機(jī)采用沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠的成套自控設(shè)備，自帶S7-300。由于鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)本身比較復(fù)雜，含有進(jìn)氣和放氣閥的控制調(diào)節(jié)及加熱、液壓等輔助設(shè)備的控制，有大量的溫度、壓力、流量數(shù)據(jù)需要傳輸。同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)PLC的CPU采用CPU314-2DP，本身含有Profibus-DP通訊接口，因此采用總線通訊方式。將鼓風(fēng)機(jī)設(shè)定為一個(gè)從站，Profibus DP地址為4。
通訊配置過程如下：
1）組態(tài)從站Slave1
DP行規(guī)：通訊速率1.5Mbps；操作模式DP Slave；DP地址4。
2）組態(tài)主站Master2
DP行規(guī)：通訊速率1.5Mbps；操作模式DP Master；DP地址2。
3）連接主站Master2和從站Slave1
在主站Master2 的硬件組態(tài)中加入從站Slave1。
4）組態(tài)從站Slave1的地址映射區(qū)
在Slave1的Connect選項(xiàng)中設(shè)置地址映射區(qū)：
輸入和輸出的地址映射區(qū)大小均為64字節(jié)，地址的對應(yīng)關(guān)系如下：
S7 300（Master2）
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)