1 引言

近年來在城市污水處理的工藝中，投資少、運行靈活的SBR處理工藝得到廣泛的應(yīng)用。SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)序批式活性污泥工藝早在1904年就被開發(fā)，并取得了較好的效果,只是由于當(dāng)時的自動化水平和設(shè)備制造工藝的限制，所以沒有得到推廣應(yīng)用。而近年來隨著自動化技術(shù)及在線監(jiān)測技術(shù)的飛速發(fā)展，為SBR工藝的發(fā)展和應(yīng)用提供了前提條件，因為對污水處理工藝進(jìn)行自動化監(jiān)測和實時控制是提高污水處理效率、降低處理能耗的關(guān)鍵，所以SBR工藝也是各種污水處理工藝中對自動化系統(tǒng)要求較高的一種工藝。SBR反應(yīng)過程主要是在生物反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行的，該工藝主要由進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水和閑置等五個階段組成。SBR工藝的處理效果主要取決于其運行參數(shù)，其中主要參數(shù)包括各反應(yīng)段時間以及曝氣強度。一般采用以PLC為核心的工藝過程自動監(jiān)控系統(tǒng)，實時控制鼓風(fēng)機、水泵、電動閥等設(shè)備及各反應(yīng)段時間，使水質(zhì)達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

由此可見，SBR污水處理工藝是一個多參量(如液位、流量、壓力、生物指標(biāo)等)、多任務(wù)(如污水輸送、風(fēng)量控制、水泵的啟停等)、多設(shè)備(如格柵機、水泵、鼓風(fēng)機、閥門等) 且具有隨機性 、時變性和耦合性的復(fù)雜系統(tǒng)。因此，應(yīng)由穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)信息交換網(wǎng)絡(luò)與綜合管理系統(tǒng)來進(jìn)行自動化的管理，使之安全可靠地運行。

2 工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET技術(shù)應(yīng)用

所謂工業(yè)以太網(wǎng)，一般來講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計時，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。

PROFINET是Process Field Net的縮寫，它是Profibus客戶、生產(chǎn)商與系統(tǒng)集成聯(lián)盟協(xié)會推出的在PROFIBUS與以太網(wǎng)間全開放的通信協(xié)議。PROFINET是一種基于實時工業(yè)以太網(wǎng)的自動化解決方案，它以一整套完整高性能并可升級的方式，可以為PROFIBUS及其他各種現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)提供以太網(wǎng)移植服務(wù);PROFINET標(biāo)準(zhǔn)的開放性保證了其長遠(yuǎn)的兼容性與擴展性，從而可以保護(hù)用戶的投資與利益。 PROFINET可以使工程與組態(tài)、試運行、操作和維護(hù)更為便捷，并且能夠與PROFIBUS以及其它現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫集成與連接。

這種跨越供應(yīng)商的開放式標(biāo)準(zhǔn)建立在工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ)之上，覆蓋了工廠自動化的所有領(lǐng)域。依賴于現(xiàn)行的IT標(biāo)準(zhǔn)，并且無條件地支持TCP/IP協(xié)議，從而確保了公司范圍內(nèi)從辦公區(qū)域到現(xiàn)場級的集成通訊。 它主要包含3方面的技術(shù)： ① 基于通用對象模型(COM)的分布式自動化系統(tǒng)； ② 規(guī)定了PROFIBUS和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)之間的開放、透明通信； ③ 提供了一個包括設(shè)備層和系統(tǒng)層、獨立于制造商的系統(tǒng)模型。

PROFINET采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)作為連接介質(zhì)，采用TCP/IP協(xié)議加上應(yīng)用層的RPC／DCOM來完成節(jié)點之間的通信和網(wǎng)絡(luò)尋址。它可以同時掛接傳統(tǒng)PROFIBUS系統(tǒng)和新型的智能現(xiàn)場設(shè)備。現(xiàn)有的PROFIBUS網(wǎng)段可以通過一個代理設(shè)備(proxy)連接到PROFINET網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，使整套PROFIBUS設(shè)備和協(xié)議能夠原封不動地在PROFINET中使用。傳統(tǒng)的PROFIBUS設(shè)備可通過代理proxy與PROFINET上面的COM對象進(jìn)行通信，并通過OLE自動化接口實現(xiàn)COM對象之間的調(diào)用。

與其他現(xiàn)場總線相比，工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用主要有以下特點：

1) 實時通信 采用以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通信、流量控制等技術(shù)，以及確定性數(shù)據(jù)通信調(diào)度控制策略、簡化通信棧軟件層次、現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)微網(wǎng)段化等針對工業(yè)過程控制的通信實時性措施，提高了以太網(wǎng)通信的實時性。

2) 總線供電 采用直流電源耦合、電源冗余管理等技術(shù)，設(shè)計了能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)供電或總線供電的以太網(wǎng)集線器，解決了以太網(wǎng)總線的供電問題。

3) 遠(yuǎn)距離傳輸 采用網(wǎng)絡(luò)分層、控制區(qū)域微網(wǎng)段化、網(wǎng)絡(luò)超小時滯中繼以及光纖等技術(shù)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的遠(yuǎn)距離傳輸。

4) 網(wǎng)絡(luò)安全 采用控制區(qū)域微網(wǎng)段化，各控制區(qū)域通過具有網(wǎng)絡(luò)隔離和安全過濾的現(xiàn)場控制器與系統(tǒng)主干相連，實現(xiàn)各控制區(qū)域與其他區(qū)域之間的邏輯上的網(wǎng)絡(luò)隔離。

5) 可靠性 采用分散結(jié)構(gòu)化設(shè)計、EMC設(shè)計、冗余、自診斷等可靠性設(shè)計技術(shù)等，提高基于以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備可靠性。

6) 一網(wǎng)到底 即它可以一直延伸到企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備控制層，所以被人們普遍認(rèn)為是未來控制網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案，工業(yè)以太網(wǎng)已成為現(xiàn)場總線中的主流技術(shù)。

工程實踐證明，在組建企業(yè)工控網(wǎng)絡(luò)時采用PROFINET通訊技術(shù)可以節(jié)省近15%的硬件投資。