水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)，采用的結(jié)構(gòu)一般都是以車間為單位設(shè)立子站，子站一般采用PLC，它們之間通過專用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備及廠級(jí)監(jiān)控配置的PC放在水廠的中心監(jiān)控室。這種連接方法的一個(gè)缺點(diǎn)是現(xiàn)場的I/O信號(hào)線還是要集中拉到PLC子站處，信號(hào)電纜經(jīng)長距離并大量集中在一起，不但大大增加了信號(hào)電纜布線的工程量，而且使信號(hào)受到干擾的可能性加大，以后系統(tǒng)維護(hù)的工作量也相應(yīng)增大?，F(xiàn)在有的PLC系統(tǒng)也在子站PLC下再接一層子PLC，但這種缺點(diǎn)還是沒有完全克服。
我們推薦的方案是采用三層的結(jié)構(gòu)方式。首先在水廠廠區(qū)范圍內(nèi)布置一套以太網(wǎng)，用于車間子站與中心監(jiān)控站及其它子站的通訊。當(dāng)今世界上網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)的占了絕大多數(shù)，以太網(wǎng)的技術(shù)飛速發(fā)展，已從前幾年的10M發(fā)展到100M甚至1000M，而且價(jià)格也下降得很快。在水廠采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不僅能緊跟世界科技發(fā)展的潮流，而且具有很好的性能價(jià)格比，與水司的辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)能很好結(jié)合。以太網(wǎng)可以采用的介質(zhì)有細(xì)纜、粗纜、雙絞線或光纖，我們建議使用光纖，因?yàn)楣饫w的抗干擾性卓越、通訊距離長以及升級(jí)的方便。 方案以車間為單位設(shè)立子站，配置PC連接底層I/O，監(jiān)控子站范圍內(nèi)的儀表設(shè)備的運(yùn)行及生產(chǎn)過程，并負(fù)責(zé)與廠級(jí)上位機(jī)的通訊，還可以通過網(wǎng)絡(luò)觀察其它子站的情況。子站的底層I/O采用基于工業(yè)現(xiàn)場總線方式的"前端分布式智能I/O系統(tǒng)"，通過工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)(通常是采用RS-485串行通訊協(xié)議的一對(duì)雙絞線)將前端I/O單元分散到工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備或儀表附近，這樣不但大大地削減了現(xiàn)場到I/O之間一一對(duì)應(yīng)的連接導(dǎo)線，節(jié)約了自控系統(tǒng)的安裝費(fèi)用，將信號(hào)受干擾的可能性降至最低，還使用戶在以后的維護(hù)、擴(kuò)展都十分方便。
美國OPTO 22公司的OPTOMUX、MISTIC及SNAP I/O系統(tǒng)就是這樣典型的"前端分布式智能I/O系統(tǒng)"，子站PC通過一條雙絞線用串行通訊RS-485方式連接多個(gè)OPTO SNAP控制器(連接的方式還可以采用ETHERNET、ARCNET網(wǎng)絡(luò)通訊方式)；SNAP的控制器再通過一條雙絞線RS-485與分布在現(xiàn)場的諸多前端分布式智能I/O單元相連(連接的方式同樣還可以采用ETHERNET、ARCNET網(wǎng)絡(luò)通訊方式)；前端分布式智能I/O單元是由一個(gè)帶處理器的I/O接口板加一個(gè)模塊安裝底板構(gòu)成，底板上可根據(jù)需要插上各式各樣的I/O模塊。相對(duì)于PLC而言，OPTO 22解決方案的主要特點(diǎn)是前端分布式智能I/O。通過一條雙絞線以RS-485的串行通訊，就可以將前端I/O單元分散到工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備或儀表附近。前端I/O單元的I/O模塊是單點(diǎn)單通道的，任何一點(diǎn)的失效，都不影響系統(tǒng)及其它I/O，而且I/O模塊可進(jìn)行帶電拔插，I/O接口板也可帶電拔插，因此在更換它們時(shí)無需斷電停機(jī)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。在前端I/O單元的模塊安裝底板上，開關(guān)量(DI、DO)和模擬量(AI、AO)模塊可以混裝，使得可根據(jù)不同現(xiàn)場的不同信號(hào)需求進(jìn)行靈活而貼切的配置，進(jìn)一步降低成本。
控制系統(tǒng)軟件采用OPTO22公司所提供的FactoryFloor軟件套件，該軟件包括OptoControl、OptoDisplay、OptoServer、OptoConnect、OptoRuntimePC多個(gè)部分，一并完成了控制、人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫連接等多方面的任務(wù)，我們不但得到了優(yōu)異的控制性能、豐富的人機(jī)界面，還很容易的將現(xiàn)場的控制信號(hào)數(shù)據(jù)有效而及時(shí)的傳送給了水司的管理網(wǎng)，讓水司的MIS系統(tǒng)第一時(shí)間了解了現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行情況。由于我們采用了同一家公司的軟硬件產(chǎn)品，在調(diào)試過程中，非常方便、容易，從沒遇到以前經(jīng)常碰到的軟件通訊方面的問題。
應(yīng)用實(shí)例
★ 深圳市大涌水廠建成的計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)就是使用了OPTO 22早期的OPTOMUX系統(tǒng)，已經(jīng)過四年可靠穩(wěn)定運(yùn)行。在大涌水廠除了一些進(jìn)口的加氯機(jī)和水質(zhì)檢測儀表外，其余全是國產(chǎn)的制水設(shè)備。水廠自控系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了車間無人值守，提高了全廠生產(chǎn)組織和調(diào)度指揮水平，促進(jìn)了設(shè)備完好，保證了出廠水質(zhì)，降低了制水消耗，為水廠帶來了顯著的社會(huì)效益和年約200萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益。面向國產(chǎn)制水設(shè)備的水廠自控系統(tǒng)達(dá)到這一程度是不多見的
★ 深圳市東湖水廠采用了最新的OPTO 22的SNAP系列的I/O作為自控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在水廠進(jìn)行工藝設(shè)備改造的同時(shí)進(jìn)行自控系統(tǒng)配套。水廠改造過程中選用了一些較先進(jìn)的智能儀表和設(shè)備，比如送水泵電機(jī)、軸承的溫度巡檢儀----用一個(gè)儀表檢測十幾個(gè)溫度點(diǎn)，可節(jié)省不少費(fèi)用。這種溫度巡檢儀帶有RS-485串行接口輸出，而用SNAP的控制器與它相連，在不多花一分錢的情況下，就能檢測水泵的十幾個(gè)溫度值。再如水廠的Siemens高村配電柜上有一個(gè)綜合保護(hù)器，使用SNAP的RS-485串行通訊方式與之相連，得到了各種配電方面的保護(hù)信號(hào)如：過流保護(hù)、短路保護(hù)、負(fù)相序保護(hù)等等。OPTO 22與各種帶有串行通訊接口的智能儀表、設(shè)備能很方便地集成，使我們在選用先進(jìn)的儀表、設(shè)備時(shí)的選擇范圍廣泛，這樣在建設(shè)水廠時(shí)，就可以選用各種性能價(jià)格比最優(yōu)者，提高水廠的先進(jìn)性并降低造價(jià)。
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