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简单介绍OPTO 22 在水厂自动化中的应用

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供稿:中国工控网 2016/7/13 17:11:19

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  水厂的自动化系统,采用的结构一般都是以车间为单位设立子站,子站一般采用PLC,它们之间通过专用网络联接,网络中心设备及厂级监控配置的PC放在水厂的中心监控室。这种连接方法的一个缺点是现场的I/O信号线还是要集中拉到PLC子站处,信号电缆经长距离并大量集中在一起,不但大大增加了信号电缆布线的工程量,而且使信号受到干扰的可能性加大,以后系统维护的工作量也相应增大。现在有的PLC系统也在子站PLC下再接一层子PLC,但这种缺点还是没有完全克服。 

  我们推荐的方案是采用三层的结构方式。首先在水厂厂区范围内布置一套以太网,用于车间子站与中心监控站及其它子站的通讯。当今世界上网络采用以太网的占了绝大多数,以太网的技术飞速发展,已从前几年的10M发展到100M甚至1000M,而且价格也下降得很快。在水厂采用以太网结构,不仅能紧跟世界科技发展的潮流,而且具有很好的性能价格比,与水司的办公自动化网络能很好结合。以太网可以采用的介质有细缆、粗缆、双绞线或光纤,我们建议使用光纤,因为光纤的抗干扰性卓越、通讯距离长以及升级的方便。 方案以车间为单位设立子站,配置PC连接底层I/O,监控子站范围内的仪表设备的运行及生产过程,并负责与厂级上位机的通讯,还可以通过网络观察其它子站的情况。子站的底层I/O采用基于工业现场总线方式的"前端分布式智能I/O系统",通过工业现场网络(通常是采用RS-485串行通讯协议的一对双绞线)将前端I/O单元分散到工业现场的设备或仪表附近,这样不但大大地削减了现场到I/O之间一一对应的连接导线,节约了自控系统的安装费用,将信号受干扰的可能性降至最低,还使用户在以后的维护、扩展都十分方便。 
  美国OPTO 22公司的OPTOMUX、MISTIC及SNAP I/O系统就是这样典型的"前端分布式智能I/O系统",子站PC通过一条双绞线用串行通讯RS-485方式连接多个OPTO SNAP控制器(连接的方式还可以采用ETHERNET、ARCNET网络通讯方式);SNAP的控制器再通过一条双绞线RS-485与分布在现场的诸多前端分布式智能I/O单元相连(连接的方式同样还可以采用ETHERNET、ARCNET网络通讯方式);前端分布式智能I/O单元是由一个带处理器的I/O接口板加一个模块安装底板构成,底板上可根据需要插上各式各样的I/O模块。相对于PLC而言,OPTO 22解决方案的主要特点是前端分布式智能I/O。通过一条双绞线以RS-485的串行通讯,就可以将前端I/O单元分散到工业现场的设备或仪表附近。前端I/O单元的I/O模块是单点单通道的,任何一点的失效,都不影响系统及其它I/O,而且I/O模块可进行带电拔插,I/O接口板也可带电拔插,因此在更换它们时无需断电停机,进一步提高了系统的可维护性。在前端I/O单元的模块安装底板上,开关量(DI、DO)和模拟量(AI、AO)模块可以混装,使得可根据不同现场的不同信号需求进行灵活而贴切的配置,进一步降低成本。 
  控制系统软件采用OPTO22公司所提供的FactoryFloor软件套件,该软件包括OptoControl、OptoDisplay、OptoServer、OptoConnect、OptoRuntimePC多个部分,一并完成了控制、人机界面、数据库连接等多方面的任务,我们不但得到了优异的控制性能、丰富的人机界面,还很容易的将现场的控制信号数据有效而及时的传送给了水司的管理网,让水司的MIS系统第一时间了解了现场设备的运行情况。由于我们采用了同一家公司的软硬件产品,在调试过程中,非常方便、容易,从没遇到以前经常碰到的软件通讯方面的问题。 
  应用实例 
  ★ 深圳市大涌水厂建成的计算机自控系统就是使用了OPTO 22早期的OPTOMUX系统,已经过四年可靠稳定运行。在大涌水厂除了一些进口的加氯机和水质检测仪表外,其余全是国产的制水设备。水厂自控系统的运行,实现了车间无人值守,提高了全厂生产组织和调度指挥水平,促进了设备完好,保证了出厂水质,降低了制水消耗,为水厂带来了显著的社会效益和年约200万元的直接经济效益。面向国产制水设备的水厂自控系统达到这一程度是不多见的 
  ★ 深圳市东湖水厂采用了最新的OPTO 22的SNAP系列的I/O作为自控系统的基础,在水厂进行工艺设备改造的同时进行自控系统配套。水厂改造过程中选用了一些较先进的智能仪表和设备,比如送水泵电机、轴承的温度巡检仪----用一个仪表检测十几个温度点,可节省不少费用。这种温度巡检仪带有RS-485串行接口输出,而用SNAP的控制器与它相连,在不多花一分钱的情况下,就能检测水泵的十几个温度值。再如水厂的Siemens高村配电柜上有一个综合保护器,使用SNAP的RS-485串行通讯方式与之相连,得到了各种配电方面的保护信号如:过流保护、短路保护、负相序保护等等。OPTO 22与各种带有串行通讯接口的智能仪表、设备能很方便地集成,使我们在选用先进的仪表、设备时的选择范围广泛,这样在建设水厂时,就可以选用各种性能价格比最优者,提高水厂的先进性并降低造价。
1简单易操作
SNAP PAC系统由四个部分统一整合而成:软件、控制器、智能处理器和I/O。系统建立、调试程序,以及故障维护都更简便,大大减少了系统开发及投入运行的时间。
2更低的长期成本
SNAP PAC系统的成本低于许多PLC系统,并且由于软件是免费的,您不需要投入高昂的费用,便可投入使用该系统。我们为您提供免费的培训以及技术支持,因此对于设备的整个使用期来测试,系统成本会大幅降低。
3适用于多类自动应用的SNAP PAC系统
SNAP PAC系统功能强大。一套系统,便可用于多个自动化项目中,帮助您完成过程控制、离散自动化、能耗管理、数据采集,甚至远程集中监控。
分布式智能,帮助您随时随地方便地添加I/O。拥有了有线/无线控制器及I/O,您就可根据实际所需,将有线网络转换到无线网络,或者立即实现两个网络的通讯。
灵活的硬件让您无需浪费更多的投资,节省了金钱及时间。
4高级编程工具
SNAP PAC系统的编程方式采用直观的流程图,也可运用更高级的脚本语言,或者结合两者一起使用。这两种方法所包括的指令,用于标准的过程控制以及离散自动化的功能块、浮点型数字、串行处理、排列、子程序、指针变量等,其他的高级工具用于复杂的应用。
5连接到第三方软件及设备
SNAP PAC控制器及智能处理器,支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP。可简易地将数据导入到SQL数据库系统,并直接从硬件发送邮件。该系统也可以简单地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的设备、仪器,进行通讯。
6业界最好的I/O
凭借着业内最佳的保障:多数SNAP I/O模块终身保用。每个模块出厂前都经过独立测试,而不是抽样测试。SNAP PAC系统可以配置从几个I/O点到数千个I/O点。您可按需,根据信号类型,选择高可靠性的模拟量、数字量、串口模块。电压、电流、交流、直流、热电偶、RTD、电源检测器、RS-232、RS-485、Profibus、运动控制、应变测试等等,都可与SNAP PAC系统一同连接。
关于SNAP PAC系统
SNAP PAC系统是Opto 22公司出品,软硬件集成的系统,用于工业控制、远程监控、数据采集等应用。简化了对自动化系统了解、选择和采购的复杂过程,SNAP PAC系统由以下四部分组成:
PAC Project 软件套件----简单易用的基于流程图的编程方式、HMI(人机界面)、可选的OPC客户端以及数据库连接软件。
SNAP PAC控制器----独立式和基于机架式的工业控制器;有线/无线模块可选。
SNAP PAC智能处理器----智能I/O处理器,用于分布式控制。也可选择有线/无线模块。
SNAP I/O----模拟量、数字量、串口量、特殊功能I/O模块,可与现场设备、仪器、传感器相连接。所有I/O模块可交替与标准的以及有线/无线智能处理器一同工作。
这四个简单,又具有很大灵活性的系统组成部件,可处理任何情况,从最基本的设备监控到完整的工厂自动化。
通讯网络及协议
SNAP PAC系统自带Ethernet网络协议,因此您无需担心成本,以及额外添加网络通讯卡的麻烦。系统中的分布式I/O可运行在以太网或串行网络,也可同时运行于两个网络。另外,您可以与大量的串行设备通讯,例如条形码阅读器、RFID阅读器、串口显示器、modem等。
由于SNAP PAC系统运行于标准的Ethernet网络,可直接与计算机、基于Ethernet的设备相互通讯,使用标准的协议包括TCP/IP、UDP/IP、邮件传输协议SMTP、网络管理协议SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系统的EtherNet/IP等。
关于OPTO 22
Opto 22公司研发并制造应用于工业自动化、能耗管理、远程监控、数据采集的软硬件设备。Opto 22的产品是标准化的,用于商业网络及计算机技术中,以简单易用、创新、高品质、高可靠性而闻名世界。Opto 22的输入/输出以及控制系统,允许客户从所有的设备、电子仪器仪表监测、控制、采集数据,这些都是项目运行的关键。Opto 22产品适用于自动化终端用户、OEM,信息技术及操作人员已经为全球10,000套设备安装了该产品。


审核编辑(王雪)
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