水處理系統(tǒng)設(shè)備點(diǎn)分散，使用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)時(shí)需要敷設(shè)大量電纜，給設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試和維護(hù)帶來(lái)很大麻煩，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在我國(guó)水處理行業(yè)開(kāi)始采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。本文以一個(gè)真實(shí)的項(xiàng)目案例出發(fā)，介紹了使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的EIM電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在水處理行業(yè)的應(yīng)用。

工程簡(jiǎn)介

自來(lái)水處理工藝中最重要的快濾池設(shè)備由進(jìn)水閥、清水閥、排水閥、沖洗閥、水泵、流量計(jì)、液位計(jì)和加藥閥等組成。這些設(shè)備根據(jù)工藝需要實(shí)現(xiàn)快速過(guò)濾的自動(dòng)控制。

工藝要求如下：開(kāi)啟進(jìn)水閥，當(dāng)快濾池的液位達(dá)到一定高度時(shí)，清水閥自動(dòng)開(kāi)啟，當(dāng)液位下降到一定高度時(shí)，清水閥自動(dòng)減小開(kāi)度運(yùn)行。當(dāng)流量計(jì)檢測(cè)到清水的流量低于設(shè)定值時(shí)，則需要對(duì)濾池進(jìn)行沖洗，這時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥和清水閥，打開(kāi)排水閥，當(dāng)收到排水閥的開(kāi)足信號(hào)，則沖洗閥打開(kāi)，對(duì)濾池進(jìn)行沖洗，使濾池重生，從而再次獲得較高的濾凈度和濾速。

在該工程中使用了美國(guó)AB公司的PLC作為控制站，選用了Modbus的通訊模塊，與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間采用的是兩線制接線方式，使用了串行環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)設(shè)備選用了美國(guó)EIM公司提供了的TEC2000系列智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且57臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)全部配置有支持Controlinc(r)數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)的CAM通訊模塊。

技術(shù)概要

傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品是否具有總線接口和支持?jǐn)?shù)字控制網(wǎng)絡(luò)將成為其在市場(chǎng)能否生存的一個(gè)必要條件。TEC2000全智能非侵入電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，基于微處理器的先進(jìn)的數(shù)字化閥門(mén)控制技術(shù)，充分融合了可靠機(jī)械部件設(shè)計(jì)思路，主要特點(diǎn)如下：

*動(dòng)力傳動(dòng)鏈由擁有半個(gè)多世紀(jì)可靠應(yīng)用記錄的青銅合金蝸輪、經(jīng)過(guò)精心熱處理并且經(jīng)過(guò)表面硬化的合金鋼質(zhì)蝸桿和齒輪組構(gòu)成，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。

*盡管使用了全智能的數(shù)字控制，但依然利用直接檢測(cè)機(jī)械位移的力矩傳感器，遠(yuǎn)優(yōu)于通過(guò)采集電機(jī)速度或橡膠襯墊傳感壓力并且依靠軟件算法的力矩計(jì)算方式，這種運(yùn)用機(jī)械傳感技術(shù)的直接傳感方式經(jīng)50多年的使用，證明*可靠。

*LDM就地模塊，配置工業(yè)級(jí)、大尺寸LCD液晶屏幕，提供友好的人機(jī)接口界面，獨(dú)特的人性化圖形和文字綜合顯示。

*LDM就地模塊在電氣控制箱體有多個(gè)安裝位置。

*提供3種參數(shù)設(shè)置方式（控制旋鈕設(shè)置、紅外控制鑰匙設(shè)置和RS-485通訊設(shè)置）。

*配置的兩級(jí)熔斷保險(xiǎn)在發(fā)生保護(hù)性動(dòng)作后，均無(wú)須打開(kāi)電氣控制箱體進(jìn)行故障的處理，真正意義上實(shí)現(xiàn)了非侵入式的維護(hù)。

*EIM公司專利的APD*位置檢測(cè)模塊保證在所有時(shí)間與閥門(mén)位置同步，使用了非接觸式傳感技術(shù)，壽命超過(guò)5千萬(wàn)次輸出軸旋轉(zhuǎn)，而且能夠提供12bit（0.025%）精度，并且無(wú)須使用額外的電池供電來(lái)保持閥門(mén)位置信息。

*最小維護(hù)、超長(zhǎng)壽命、高性價(jià)比。

1985年，EIM公司在閥門(mén)控制領(lǐng)域和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)行業(yè)中率先推出了*個(gè)用于閥門(mén)控制的數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)，并將此數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品命名為Controlinc(r)。該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)控制模塊被設(shè)計(jì)專門(mén)用于閥門(mén)控制應(yīng)用，完全適用于閥門(mén)的開(kāi)關(guān)型控制和調(diào)節(jié)型控制，帶有模擬量輸入自動(dòng)校準(zhǔn)功能，能夠自己學(xué)習(xí)和自動(dòng)適應(yīng)各種閥門(mén)的尺寸和操作速度。Controlinc(r)數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)通過(guò)CAM通訊模塊能夠集成到多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校珽IM公司當(dāng)前提供的產(chǎn)品能夠支持Modbus、FoundationFieldbus、Profibus和DeviceNet等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在所有的數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)中都可以提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、自診斷和報(bào)警功能。

EIM公司自1985年起，就使用ModbusRTU協(xié)議作為公司采用的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。產(chǎn)品完全支持Modbus協(xié)議中的所有功能碼，包括“ReportbyException”命令，可以在2秒鐘內(nèi)閱讀和改變100臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。在單一網(wǎng)絡(luò)中可以配置254臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的性能和降低網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的時(shí)間。在不使用中繼器的條件下，相鄰的兩臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠保證通訊時(shí)的電纜長(zhǎng)度可以達(dá)到1500m（5000ft），整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的全長(zhǎng)可以達(dá)到320km（200miles）。

串行環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕咎匦允悄軌驅(qū)崿F(xiàn)完全冗余，當(dāng)通訊回路發(fā)生開(kāi)路、短路和接地故障時(shí)，均不會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和中央控制系統(tǒng)之間的通訊失敗，充分保證了現(xiàn)場(chǎng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠的處于網(wǎng)絡(luò)控制之下。EIM公司還提供標(biāo)準(zhǔn)的冗余熱備用網(wǎng)絡(luò)控制站選件。

通過(guò)使用ModbusRTU協(xié)議和兩線制接線方式，可以使用全部數(shù)字通訊的方式獲得設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)命令。對(duì)于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以獲得：閥門(mén)開(kāi)度、遠(yuǎn)控、全開(kāi)、全關(guān)、開(kāi)運(yùn)行、關(guān)運(yùn)行、綜合故障等設(shè)備信息。

系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面TEC2000電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組態(tài)畫(huà)面

與傳統(tǒng)控制的比較

傳統(tǒng)的PLC實(shí)行集中控制，所有的電纜都必須連接至PLC控制柜，布線和接線相當(dāng)繁瑣。在本系統(tǒng)中，可以看出，在快濾池現(xiàn)場(chǎng)使用電纜的距離和數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)的集中控制，布線和設(shè)備接線相當(dāng)方便和快速。本系統(tǒng)中的水泵、閘門(mén)、液位計(jì)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等可通過(guò)通信電纜進(jìn)行長(zhǎng)距離通信。

支持Modbus協(xié)議的設(shè)備均為智能設(shè)備，故安裝和調(diào)試非常方便，降低了設(shè)備的安裝費(fèi)用和開(kāi)車時(shí)間，另外，還可以通過(guò)HMI配置器提供直觀的界面，進(jìn)行方便的組態(tài)、調(diào)試和故障診斷。相對(duì)于傳統(tǒng)PLC，Modbus協(xié)議具有強(qiáng)大的通信功能、支持多種通信方式、組網(wǎng)方便，設(shè)備價(jià)格較其它總線產(chǎn)品低廉，所以支持Modbus協(xié)議的PLC可以更加靈活地應(yīng)用于控制系統(tǒng)中。

結(jié)論

該快濾池系統(tǒng)使用了支持現(xiàn)場(chǎng)總線Modbus技術(shù)的PLC、智能儀表和TEC2000智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)已順利通過(guò)驗(yàn)收并投入正常運(yùn)行。使用完全的數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制和智能化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，比使用傳統(tǒng)控制生產(chǎn)效率提高8%~10%。雖然僅僅是*個(gè)試點(diǎn)，但已完全顯示出數(shù)字控制網(wǎng)路和現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，使用Modbus通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)水處理行業(yè)中的自動(dòng)化控制具有非常廣闊的前景。