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现进的AC500系列，可为国内的系统集成和OEM等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。
二，控制系统介绍
系统由CPU，通讯模块，CPU底板，I/O模块和端子板，FBP接口模块和端子板，CPU底板等组成。
CPU
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。
通讯模块
除了CPU上集成的通讯接口外，每一个CPU上还可最多扩展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。
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，可最大扩展到7个输入/输出模块。AC500还可以提供每一点都可以根据用户的需求及可设置为输入又可设置为输出的开关量模块。
FBP 的接口模块
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最大扩展7个输入/输出模块。
Control Builder 编程
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的国际标准，可支持五种不同的编程语言：
-功能块(FBD)
-语句表(IL)
-梯形图(LD)
-结构文本(ST)
-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.
三，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提高，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年我国第一座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，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。
四，在SBR控制中的具体实现
SBR污水处理厂的自动控制系统由三级分布式控制系统组成。
第一级—监控管理，由中央控制室的操作站实现。选用工控计算机，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—过程控制，由现场的各分系统或成套设备的控制系统实现。以AC500 PLC系统作为现场控制核心 ,按场区配置分站 ,通过CS31网与所属分布I/O通讯对流量、液位、pH值、电机等参数进行采集、控制。
第三级—单机就地控制，由现场电气控制系统实现。采用ABB公司的AC31系列产品组成分布I/O,采集现场参数,执行上一级PLC主站的控制命令。
监控组态设计及与PLC主站的通讯
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,则需要使用大量导线，在长距离传输过程中非常容易受到干扰,所以本系统采用分布式集散控制系统,将管理与控制分离。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。MCGS监控组态设计包含监控界面设计，定义数据变量，组态设计，动画等方面。用MCGS提供的基本绘图工具与元件库创建图形块并进行组态设计，污水处理系统工艺流程组态画面
鼓风机，水泵，运行阀的工作状态可以通过动画实时显示;污水，污泥，药水，空气的流动方向及流量表的数据也能根据现场的情况随时更新。操作人员在登陆并输入用户名和密码后，可任意调入各局部工艺图、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，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)。此外，系统还可以提供故障报警查询，工作报表生成等功能。MCGS中的实时数据库是监控系统的核心，而数据变量是构成实时数据库的基本单元。将用户界面中的图形对象与实时数据库中的数据变量建立联系，现场的运行情况就可以通过动画实时的显示在监控界面上了。
工控计算机只需一块普通的网卡就可以通过Ethernet LAN接收到来自PLC主站的数据。PLC主站由1台AC500系列PLC及相应的外围设备组成,置于中央控制室。PLC主站从分布I/O接收数据，进行相关的处理与控制，同时通过标准工业以太网TCP/IP通讯模块(TB521-ETH)传输给工控计算机,传输速率为10Mbit/s ,介质为屏蔽双绞线。
PLC主站与分布I/O的通信
PLC主站通过CPU(PM581)上保留的CS31通讯接口、CS31通讯总线与分布I/O(AC31远程扩展模块)构成高速通讯网络,随时采集现场设备的运行状况和故障信息,并上传工控计算机 ,形成分布控制。
本系统共设8个分布I/O。从经济角度考虑，由于AC500系统可以兼容AC31的远程扩展模块， 1#～8# 分布I/O分别选用AC31系统的远程扩展模块(ICMK14 N1-24DC)。分布I/O置于污水控制现场, 就近控制所属设备,形成分布控制的能力,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最大31个从站组成。通讯距离不加中继为500米，加中继最大可达到2000米。通讯介质为:屏蔽双绞线。
地址%MX0.0.0至%MX0.0.7是ICMK14N1-M的系统保留区域，不能使用。地址%MX0.1.0至%MX0.1.7作为此远程扩展模块自带的开关量输入，分别对应进水泵房及沉砂池的相应设备。依照同样的方法，可以继续定义1#分布I/O的(XI16E1,XC32L,HE10-20,…等)开关量及模拟量输入/输出模块，然后依次是2#～8#分布I/O的所有模块。
在完成所有I/O地址表的设定后，就可以通过AC500的Control Builder软件来编写PLC的内部通信程序。由于AC500的Control Builder软件可以提供现成的MODBUS功能块，编程十分简单。以1#分布I/O的读指令为例 。
只需设定好MODBUS功能块的(COM,SLAVE,FCT,ADDR,NB等)参数，PLC主站就可以顺利的从1#I/O子站读取数据。
运用MODBUS功能块依次完成1～8#分布I/O的读，写指令的编程，PLC主站与分布I/O之间的通信就建立完成了。在实际调试中，发现还需通过软件的PLC组态选项，将MODBUS的参数：RTS control设置为“telegram”, Parity设置为“none”，Operation Mode设置为：“Master”。至此，PLC的主站已经可以对I/O从站中的各种参数进行采集与控制，并通过以太网显示在工控计算机的监控界面上。
以本文的研究结果为基础的技术方案,在浙江某生活污水处理厂具体实施。实际的运行结果表明,其设计合理,安全可靠,控制精度高，满足了生产的实际需要，性价比高。AC500 PLC系统除了有外形美观，性能可靠，价格适中等特点，在项目具体实施中还具有如下优点：可设置输入/输出的开关量模块，为备用点数的设置提供了方便并能进一步降低成本;模拟量的每个输入通道都可以设定电流，电压或者热电阻等输入信号，使用方便;编程软件中集成的MODBUS功能块，非常实用，易于操作，大大节省了编程时间;此外，CS31总线的连接只需要普通的屏蔽双绞线就可以完成，成本低廉，操作灵活简单。
llen Bradley Panelview 2711-T10C15 C Excell 2711T10C15
Control Techniques 115DSC600C Servo Motor
Siemens 6SN1118-0DM33-0?AA0 6SN11180DM330AA?0 Simodrive
Allen Bradley 2098-DSD-HV050-?SE /B 2098DSDHV050SE
Allen Bradley PowerFlex 70 20AD5P0A0AYNNNC?0 /A 3HP
Allen Bradley PANELVIEW 900 2711-T9C1 /C 2711T9C1
Micro Motion FT152FT821605
Bosch CPS 21 CPS21 Robot Cntl Panel Operator Interface
Indramat DKC03.3-040-7-F?W DKC0330407FW Servo Drive
ABB MK14A-X020 MK14AX020 S3pc Display Operator Interfac
MINT Allen Bradley 22C-D010N103 /A 22CD010N103 5HP
Indramat DKC02.1-040-7-F?W DKC0210407FW Drive
Proface 3180050-01 GP2300-SC41-24V 318005001GP2300?SC412
Proface 3280007-02 AGP3300-S1-D24 328000702AGP330?0S1D24
TRANE TR-200 TR200 P/N 131L9697 5HP
Mitsubishi MR-J3-100B MRJ3100B DRIVE
Endress+Hauser PMC41-RC25H1A11?N1 PMC41RC25H1A11N?1 P
ABB OMIO-01 OMIO01 Board
MAPLE SYSTEMS HMI612T-001 HMI612T001 Operator Interface
REXROTH Motor MSK 100C-0300-NN-S2?-BP0-RNNN MSK100C0
Schneider Electric Magelis Opti XBTOT2210 Panel
MINT UTICOR 76711SS-16 76711SS16 Message Display
Nordson E-352-T E352T Hot Glue Gun Dual Dispenser
GE FANUC A16B-2201-0891 A16B22010891 Ethernet Module
EUROTHERM DRIVE SSD 590
S-S Technologies 5136-SD 5136SD Memory Card
TOSHIBA VT130Q7U4160B Transistor Inverter
Siemens SimoDrive 6SN1130-1AD11-0?AA0 6SN11301AD110AA?0
Mitsubishi MR-J2S-200B MRJ2S200B DRIVE
FANUC A20B-1001-0770 /04B A20B10010770 Robotics Board R
Indramat KDV 1.3-100-220/300?-115 KDV131002203001?15
Allen Bradley Servo Control 1391-DES22-DI
SEALED Allen Bradley MFG:2013 22B-D010N104 /A 22BD0
Allen Bradley 20BD5P0A0AYNANC?0 /B Powerflex 700 3HP
PACIFIC SCIENTIFIC PMA21B-10100-00 PMA21B1010000 MOTOR
Allen Bradley 20AE1P7A0AYNNNC?0 Powerflex 70
ALLEN BRADLEY 1791-0B32 /B 17910B32
ALLEN BRADLEY 1791-32B0 /B 179132B0
NACHI SERVO AMP RAX11A
Siemens 6SN1118-0AA11-0?AA1 6SN11180AA110AA?1
Modicon PC-F984-685 PCF984685 Programmable Controller
SEALED Allen Bradley 22A-D8P7N104 /A 22AD8P7N104 Po
NACHI UM883A MOTHER BOARD SERVO CONTROL
Siemens 6SC 6100-0GB11 6SC61000GB11 SimoDrive Board
Pacific Scientific R33GMNP-R2-NS-N?V-01 R33GMNP
Mitsubishi MR-J2S-200CP-S0?84 MRJ2S200CPS084
Allen Bradley 2711-B6C1 /B 2711B6C1 PANELVIEW 600
Siemens 6AV3 607-1JC20-0AX1 6AV36071JC200AX?1 Panel
Siemens 3VF3211-2BU41-0?AA0 3VF32112BU410AA?0
Siemens 6SN118-0AA11-0A?A0 6SN11180AA110AA?0 Simodrive
Endress+Hauser PMP75-AAC2HB1AF?AAA PMP75AAC2HB1AFA?AA
MINT YASKAWA CIMR-PCCB3P7 CIMRPCCB3P7
MKS 651DD2S1N2 600 Series Pressure Controller
Allen Bradley 91684901 Board
Indramat MDD090C-N-040-N?2M-110GBI MDD090CN040N2M1?10GBI
SIEMENS SERVO CPU MODULE 6FX1113-0AA01 6FX11130AA01
MOOG T150-901 B-723-2A T150901B7232A
Siemens 6ES7 031-7HG84-1JA1 6ES70317HG841JA?1
REXROTH R978028632
Telemecanique ATV18U72N4 5HP
NORDSON PC40 PC40AC PATTERN CONTROL
MINT FANUC A16B-1212-0901 A16B12120901
Baldor VS1MX45-4TDF VS1MX454TDF A-C Drive
Smart Motor SM3416D-NOV1 SM3416DNOV1
Telemecanique ATV31HD11N4A 15 HP Drive
Allen Bradley MPL-B310P-HK22A?A /A MPLB310PHK22AA MO
FANUC A06B-0521-B051 A06B0521B051 MOTOR
Schneider Electric ATV12HU40M3 Altivar 12 5HP
Allen Bradley Powerflex 70 20A C 5P0A0AYNANNN /A 20
Sick AG Waldkirch DME5000-113 DME5000113
Schneider Electric ATV21HU55M3X 7.5HP
TRANE TR-200 TR200 P/N 131L9357 20HP
Siemens 6AV3 515-1MA00 6AV35151MA00 PANEL
Kollmorgen B-204-A-99-056 B204A99056 ServoMotor
SIEMENS 6FX1121-48M03 and 570 214 9302.00
HEIDENHAIN ROD 426 4096 27S12-03 ROD426409627S12?03
Micro Motion 3051CG2A22A1AS1?M504 Fluid Pressure Sen
Allen Bradley 2098-DSD-005-SE /C 2098DSD005SE
Siemens 7MF4033-1GB10-1?AC1-Z 7MF40331GB101AC?1Z Flow
Allen Bradley 2098-DSD-HV030X /A 2098DSDHV030X
MAPLE SYSTEMS HMI504T HMI504T PANEL
PACIFIC SCIENTIFIC S32ANNH-RNNM-00 S32ANNHRNNM00
ABB ROBOTICS VISION CONTROL GMOF-GS GMOFGS
MINT RELIANCE ELECTRIC 57408-D 57408D Power Module Inte
Allen Bradley PowerFlex 70 20AD8P0A0AYNNNN?N /A 5HP
DELTA ELECTRIC VFD075E43A
MODICON XBT PM027110 XBTPM027110 Panel
PACIFIC SCIENTIFIC SC722A-001 SC722A001
FANUC A05B-2115-C001 A05B2115C001 Teach Pendant
Indramat KDV1.3-100-200/?300-U1 KDV13100200300U?1 AC SERV
Allen Bradley PowerFlex 700 20BD5P0A3AYNANC?0 /B 3HP
Allen Bradley 2094-AM02-S 2094AM02S
Rexroth Bosch PSK 60 Servo Motor with 12in Precisio
REXROTH R900961220 Motor
Allen Bradley 1326AB-B420H-21?-K4 /C 1326ABB420H21K4
SEALED Allen Bradley POWERFLEX 40 22B-D6P0N104 /A 2
Emerson DXM-308 DXM308 Servo Motor
Allen Bradley 284D-FVD4P0Z-10?-CR-3-DB-OC /C 284DFVD4P0Z
KOLLMORGEN BDS4A-106J-0001?/204B2 BDS4A106J0001
Saftronics Dancer Board CA155-2 CA1552
SAFTRONICS CIMR-P5U44P0G CIMRP5U44P0G VFD
Siemens 6SE6436-2UD25-5?CA0 6SE64362UD255CA?0
INDRAMAT MKD025B-144-GG1?-KN MKD025BGG1KN MOTOR
AUTO DIRECT EA7-S6M-R+10926?B112 EA7S6MR10926B11?2 Operat
Densitron Computers C1200-SG12R-D1-?4193 C1200SG12RD1419?
ABB DSQS 118 YB161100-BB /2 DSQS118YB161100?BB Teach Pen
Endress+Hauser MMY30-R1A1A MMY30R1A1A
Emerson EMX3-0053B-711 EMX30053B711 Starter Module
Yaskawa CIMR-U7CCB0P4 CIMRU7CCBP04
BALDOR VS1ST25-0T VS1ST250T 5HP
Siemens Simatic 6AV6 641-0CA01-0AX1 6AV66410CA01
Allen Bradley 20AB9P6A0AYNNNN?N /A Powerflex 70 3HP
Millipore Tylan FC-2900M FC2900M
Parker 404300XRMSD2 404300XRMSD2 310 MM Travel
HEIDENHAIN 5000 62S12-30 500062S1230 ROD 1380 Encod
KAWASAKI 50632-1020522 506321020522
SIEMENS 6SN1123-1AA00-0?BA1 6SN11231AA000BA?1
DYNAPATH SYSTEMS Chassis and Power Supply S10-MU S10MU
SEALED ATLAS COPCO 4220-1635-90 4220163590 MOTOR
SEALED HEIDENHAIN 5000 87S12-30 500087S1230
Siemens 6ES5511-5AA14 6ES55115AA14
Allen Bradley Operator Interface 6180-ADFBEFCICC?Z /A 61
Allen Bradley Operator Interface 6180-EIMEFFCIFC?Z /B 61
Mitsubishi FR-A240E-7.5K-T?F FRA240E75KTF Servo Drive U
AERA FC-7700 CD FC7700CD ARGON 5000 SCCM Flow Meter
GE FANUC IC754VSI06STD-F?F IC754VSI06STD QUICK Panelview
Thomson 1500 LBS. LIFT
MINT Allen Bradley 2094-AM01-S /A 2094AM01S
ENDRESS HAUSER S25 B0A00A2D100 PROWIRL 70W Flowmeter &
Baldor FDH1A02TB-EN20 FRDH1A02TBEN20
Maple Systems OIT3200-A00 OIT3200A00
NACHI UM872 SERVO CONTROL
APEX Dynamics AB090-S2-P2 AB090S2P2 5:1 Planatery Gearb
Allen Bradley PANELVIEW 500 2711-T5A15L1 /A 2711T5A15L1
Allen Bradley 22B-B017N104 /A 22BB017N104 Powerflex 40
Mitsubishi HA-SE102 B HASE102B MOTOR
Pacific Scientific R46SSNA-SS-NS-N?V-02 R46SSNASSNSNV02
Siemens 6SN1146-1AB00-0?BA0 6SN11461AB000BA?0 SimoDrive
Micro Motion DS100H134SU Mass Flow Sensor Meter
Automation Direct EA7-S6M EA7S6M Display Operator Inter
HEIDENHAIN NDP 560 NDP560
PANASONIC MSMA021A1C AC SERVO MOTOR
SEALED Allen Bradley 2711-NL2 /A 2711NL2
Allen Bradley 2711P-RN10H /B 2711PRN10H Communicati
Saftronics Yaskawa CIMR-G3S45P5 CIMRG3S45P5 VFD
ATLAS COPCO 4220-1635-90 4220163590 MOTOR
ABB ACX550-U0-06A9-?4 ACX550U006A94
CONTREX CX-1000 4.1 CX1000 DRIVE
BTU 3615 Furnace Control Unit
MKS Instruments 1159B-30000RV 1159B30000RV Flow Cntrl
Siemens 324 652-03 32465203 Board
Siemens 6FC5247-0AA00-0?AA1 /C 6FC52470AA000AA?1
Yaskawa SGMPH-02A1E41D SGMPH02A1E41D AC Servo Motor
CSR Contraves FAA1520-798 FAA1520798 NC 400 Servo Drive
Schneider Electric HMISTU655 TOUCH PANEL SCREEN
MINT FANUC A06B-6089-H209 /C A06B6089H209
Adept Tech Pendant P/N 101
30 Day Warranty
GE FANUC A16B-2200-0912/?05B A16B22000912 Option 1 Board
ATLAS COPCO 8092 1126 02 FOCUS 2101-R NutRunner 2101R
Allen Bradley 1326AB-B720E-21 1326ABB720E21 Motor
SEALED Allen Bradley POWERFLEX 40 22A-D4P0N104 /A 2
AUTO DIRECT EA7-S6M-R+07813?B068 EA7S6MR07813B06?8 Operat