基于Modbus的分布式控制网络在污水处理中的应用

摘  要： 分布式控制网络可以提高系统的自动化程度，使得控制更便捷、精度更高、且减少了布线。介绍了基于Modbus的分布式控制网络的组成，包括传感器设备、变频器、触摸屏、PLC及PC工作站。重点描述了计算机网络与控制系统之间的工作原理及流程。该控制网络在巢湖污水处理系统的运行结果表明，其性能可靠，具有工程推广价值。
关键词： 分布式网络；Modbus；PLC；污水处理；变频器通信
   　分布式控制系统是生产过程监视、控制技术发展和计算机与网络技术应用的产物。分布式控制网络使得控制更便捷，精度更高，并减少了布线，大幅度提高了生产过程的安全性、经济性、稳定性、可靠性和自动化程度[1-2]。
　Modbus是工业控制器的网络协议中的一种。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备(如PLC、DCS、智能仪表等)都在使用Modbus协议作为它们之间的通信标准，不同厂商生产的控制设备可以直接连成工业网络，无需转化器件，降低了工程的成本。由于Modbus协议的通用性和经济性，Modbus通信被广泛应用于电力、化工、冶金等领域。本文介绍了基于Modbus的分布式控制网络在污水处理系统中的应用和实现。
1 系统构成
1.1 污水处理的生产工艺
　该污水处理系统的生产工艺如图1所示。污水由进水泵首先流进缺氧池，在缺氧池内搅拌均匀后，流入厌氧池；经过厌氧池搅拌和氧化还原反应，进入好氧池；在好氧池内曝气，通过调节曝气量的大小来控制好氧池的含氧量(DO传感器值)，然后流进预缺氧池(SW池)；经过化学药品处理和反冲洗等工艺，进行降氧；最后流进膜生物反应器池(MBR池)，进行进一步微生物生化反应和过滤。在SW池和MBR池均要打回流，回流比根据各池的传感器值和进水量设定。
   
   1.2 控制对象
　该污水处理系统的控制对象为PC机、PLC和6台变频器，分别控制缺氧池、厌氧池、SW池的搅拌棒和SW池、MBR池的回流泵以及好氧池的曝气风机；各池的流量计、含氧量传感器DO和ORP传感器。系统控制框图如图2所示。