0 概述
纯清水长短凡行业相当重要的生产物资,如电厂汽锅用水等。纯清水在水质、水压、流量等方面的要求长短常严酷的。今朝我国很多水净化的自动化水平还不是很高,对供出的纯清水水质、水压、流量等数据的收集和监测还只是人工的按时巡检,不能实时准确地进行监控,严重影响供水的质量,而且,若泛起了质量问题也只能凭据人工抄表的数据进行核对,由于存在工钱的身分,对实时发现问题息争决问题晦气;同时,人工抄表的数据晦气于数据的实时汇总和形成报表,未便于治理人员和质量控制人员凭据报表进行决议计划。假设对整个水处置实行全进程微机监控,对各个参数进行24ｈ实时监控,那末有益于形成报表以供决议计划。综上所述,在水净化系统实行全进程实时监控是很有需要的。
1 微机监控系统的工作原理
整个微机监控系统的框图如图1所示。微机监控系统须收集和监测的输进旌旗灯号总计有512个,包括:原水量、纯水量,各个采样点的瞬时流量、电导率、电压、电流、阀的开度、压力、温度、电耗、水位、过载旌旗灯号、控制反馈旌旗灯号等,经由过程各类传感元件、一次仪表或其他方式进进系统。控制输出旌旗灯号共有192个,包括机电、电磁阀控制、电动阀控制等。
输进旌旗灯号从整体上可分为三类:开关量旌旗灯号、模拟量旌旗灯号、脉冲旌旗灯号。开关量旌旗灯号包括由浮球式水位仪接进的水位旌旗灯号、由反馈触点接进的控制反馈旌旗灯号。模拟旌旗灯号包括由液位传感器接进的液位旌旗灯号、由电导率表接进的电导率旌旗灯号;由互感器接进的电压、电流旌旗灯号;由位置感应器接进的阀度旌旗灯号等。以上旌旗灯号均为(4～20ｍＡ)电流旌旗灯号。脉冲旌旗灯号包括由脉冲流量计接进的水量旌旗灯号,由脉冲式电度表接进的电耗旌旗灯号等。其逻辑"0"电平为1Ｖ以下,逻辑"1"电平为3.5Ｖ～30Ｖ。输出旌旗灯号包括19台水泵、加药泵的驱运控制,其机电功率范围从0.5ｋＷ～37ｋＷ不等。电磁阀和电动阀门功率都很小。输出旌旗灯号均以220Ｖ进行控制。
现场旌旗灯号的散布较复杂,相互距离集中在泵房、水池、处置车间等几个工作现场,是以在系统控制方式和策略上要加以斟酌。
在微机监控系统(见图1)中采用一级2台工控机控制,以提高靠得住性,采用施耐德公司的Ｑｕａｎｔｕｍ系列可编法式控制器(ＰＬＣ)作为下位控制机,研华公司的ＩＰＣ610Ｐ工控机为主控计较机,监测数据的提取采用Ｍｏｄｉｃｏｎ的数据收集模块,并以Ｍｏｄｂｕｓ方式毗连,以提高数据的靠得住性和削减布线。主控计较机之间、工控机与ＰＬＣ之间经由过程以太网毗连,操作人员可观察工作情况和查阅报表。
2 系统的硬件设计
系统的硬件设计与拔取直接关系到系统的性能。由于系统对靠得住性、抗干扰性等方面的要求较高,本方案在硬件设计中采用的方式和措檀越要有:
1)主控计较机是整个系统的焦点,负责收集、处置、显示各个数据监测模块经由过程Ｍｏｄｂｕｓ网络传过来的数据,并凭据处置成效做出响应的控制,在本系统中采用研华ＩＰＣ610Ｐ工业控制计较机,采用ＰⅢ1ＧＣＰＵ,经由过程2个以太网接口划分与交换机、可编法式控制器及各个模块进行通讯,具有防撞击、防震动、耐高温等特征,其抗干扰性、靠得住性都能到达系统要求。
2)可编程控制器是系统控制的主要部门,接受来自立控计较机的指令,而且经由过程法式逻辑向外发出控制旌旗灯号,控制外面的执行机构,同时把执行机构的反馈旌旗灯号和另外的输进旌旗灯号状态传给主计较机,供主控计较机处置。本系统采用Ｑｕａｎｔｕｍ系列可编程控制器,其存储器可达512Ｋ字以上,多可扩大到3个机架,30个ＩＯ单元,梯形逻辑解算时间为0.3～1.4μｓ,ＩＯ的刷新时间为0.7ｍｓ,配有1个ＣＰＵ模块,16个ＩＯ单元,1个以太网通讯模块,其输出都可采用220Ｖ电压,可年夜年夜简化控制设计,各个输进输出可加进保险管进行短路庇护。
3)数据监测模块集中进行数据收集和监测,并经由过程Ｍｏｄｂｕｓ网络传给主控ＣＰＵ,使得控制和线路简单,维修利便。在本系统中采用Ｍｏｄｉｃｏｎ的输进输出模块140ＡＣ系列,它是一种专用的模拟量模块,具有双缆接口的装备,可进行软件设置装备摆设和校准,采用Ｍｏｄｂｕｓ传输尺度,Ｍｏｄｂｕｓ是一个事实上的工业尺度主从协议,现划分介绍以下:
ａ)简单且安装利便
ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ双绞线电缆和Ｍｏｄｂｕｓ毗连器系统使安装垂手可得,作为一种自举网络,ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ是真实的即插即用网络。
ｂ)Ｍｏｄｂｕｓ跨系列毗连
ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ使所有Ｍｏｄｉｃｏｎ模块式控制器之间可相互毗连,同时可与Ｍｏｄｃｏｎｎｅｃｔ合作伙伴生产的各类产物毗连。
ｃ)高性能
以可猜想的和肯定的方式每秒传递20,000位至寄存器,而且包括全局数据和对等数据表,使通讯建立和初始化简洁易行。
ｄ)维护轻易
诊断法式和ＬＥＤ正常故障状态指示可以使现场人员很快修复网络故障。
ｅ)通讯编程轻易
不管是简单的984梯形逻辑ＭＳＴＲ指令或Ｃｏｎｃｅｐｔ中的ＩＥＳ1131等功能,均能较轻易运用于通讯和综合网络诊断等事务的初始化。主计较机用ＮＥＴＢＩＯＳ可兼容软件库实现ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ,该库可在主运用法式中挪用。每一个ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ主机接口都配有合适的软件库,提供给所有主要的平台和主要的操作系统。其他器件如网络、中继器等使网络的设计与执行更灵活。网络使单个ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ网络能够连在一起,从而使总的可寻址节点的数跨越16,000,000。双绞线中继器可以使通讯距离长达1820ｍ左右。
主控计较机与可编程控制器之间采用以太网接口通讯协议,与各个模拟量收集模块之间采用ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ通讯协议。ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ协议长短凡为知足工业控制要求设计的主从尺度。具有通讯距离长、传送速度高、连线少、毗连轻易的特点,是工业上使用普遍的双向有抵偿传输线尺度。
3 系统的软件设计
系统软件采用组态软件,采用ＧＥ公司的ＩＦｉｘ2.6ＣＰｌｕｓＳＣＡＤＡＰＡＣＫ900ＲＴ工控组态软件,平安能力包括使用跟踪数据输进和报警确认的电子签名、一个可以使ＩＦｉｘ平安特征与操作系统平安特征连结同步的功能壮大的工具、报警ＯＤＢＣ服务升级和报警一览对象中新增的报警确认行为;对于ＩＦｉｘ画面,建立画面向导可以无缝地建立多画面设置装备摆设,或使用一个已存在画面的尺寸;新增的数据链接邮戳标识表记标帜有助于控制数据链接的尺寸和位置;多对象建立模式具有建立特定对象多个实例的能力;基本动画对话框答理在统一位置会见若干个经常使用的动画专家;ＩｎｆｏＡｇｅｎｔ图符可以使画面中包括Ｗｅｂ网页;交叉援用工具可以利便地肯定在画面中被使用的标签和使用标签的画面;编纂图符向导和图表组向导作为工具可以下载,今朝已集成在ＩＦｉｘ中;虚拟键盘可以用于触摸屏情况和使用鼠标输进密码或数据的情况;新增的ＳＭ2模拟驱动器提供用于测试用途的地址矩阵。系统的流程如图2。
系统启动落后行初始化操作,以确保各个部门的正常工作,随后系统启动主线程和各个通讯线程,通讯线程负责与可编程控制旌旗灯号器的通讯,它实时地将外面的输进旌旗灯号与各类模拟量传进计较机,同时将计较机的输出饬令和输出模拟量传给可编程控制器,往控制外面的执行机构;控制数据收集模块的数据经由过程以太网实时地传进计较机;主控线程负责未来自可编程和数据收集模块的数据进行处置,然后凭据处置成效进行输出控制、数据显示、故障报警,并形成历史曲线和数据报表,供治理人员查阅和参考。
4 运行状态与分析
本系统在电厂的水净化进程系统中投进现实运行,使用以太网进行远程数据收集,运行状态优秀,避免了之前的人工抄表、人工控制所带来的一系列问题,提高了劳动生产力,而且为治理人员提供了靠得住的数据依据。方案接纳的有用措施有:
1)主控计较机在现场条件下应具有靠得住接地,要削减干扰;
2)通讯电缆应采用屏障线;
3)以太网络太长时应加进中继器,并注重网络终端匹配的选择。
5 小结
1)监控系统的设计应充实斟酌系统要求和成本。在本系统中,若各个装备自力地进行数据收集和传输势必引发成本上升,而且靠得住性也不容易获得保证。
2)要接纳合理的控制策略和控制结构。本系统凭据现场特点,采用一级控制结构、集散式控制系统和Ｍｏｄｂｕｓ总线方式,性能优良且下降了成本。
3)系统在远程现场控制的平安等方面还需要进一步完善。