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水处理厂如何获取远程数据

2019年01月10日 13:40:19来源:控制工程网作者:Jim McConahay关键词:SCADA系统
  操作牢靠性关于任何水处理厂都是至关重要的。假如自动化体系和其所操控的工艺进程并不牢靠,那么处理厂将面对冒犯当地或许国家水质规章的危险。
 
  在纽约北部的Marcellus水处理厂,Onondaga郡水务局(OCWA)进行了一个重大项目,将其工艺和技能晋级,以满意最新提议的州卫生部门和EPA的规定。这项努力包括将工厂的过滤床由4个扩展到6个,以及各种机械体系和化学工艺进程的现代化。处理厂还晋级了整套操控和外表体系以提高自动化功用、进步牢靠性,为日后供给简略、低本钱的扩展空间,降低操作和保护本钱。一家隶属于OCWA并由其运营的水处理厂负责处理来自于Otisco湖的湖水,供给差不多一半的公共用水。坐落Marcellus的这家水处理厂已经完成了基础设施的晋级,提高了整体功用。OCWA最近恢复了4个现有的过滤单元,并且又增加了2个新的过滤单元,以进步处理厂的水质,提高牢靠性,以满意州和国家关于饮用水厂的规范。
 
  进程描述
 
  OCWA在Otisco湖有两个入水管。从这两个管道流入的水被立即用氯消毒,以抑制斑马贻贝的成长,然后水由于重力作用流到大约5英里外的坐落Marcellus的水处理厂。
 
  湖水开始进入快速混合罐,罐中参加凝结剂(聚合氯化铝)和用于去除味道和气味的化学试剂(活性炭粉末)。30秒混合后,水流进触摸池,在安静的条件下,凝结剂使小悬浮物会聚成较大的颗粒。这些颗粒中的一部分沉降并在之后被滤除。在池中的触摸时刻保证活性炭粉末(在藻类含量较高的湖中运用)能够吸收有机物质和产生气味的化学物质。
 
  在大约1小时的触摸时刻后,水流进6个过滤设备之一,流经含有活性炭颗粒和沙粒的滤床时微粒被滤除。过滤设备定期清洗,清洗用水来自于沉降用的污水储存塘。然后这些水被循环处理,再次回到处理厂的开始处理进程。
 
  过滤之后,再次运用氯对水进行消毒,并且在水中增加氟化物。水随后被存储在处理厂的大罐中,使氯有足够的时刻发作反应。一旦水流出罐体,立即用正磷酸盐对管道和分流体系进行涂层处理,以防来自管道的铅和铜污染。
 
  操作上的挑战        作为现代化操控的一部分,OCWA决定运用Emerson公司的ControlWave可编程自动化操控器(PAC)替代原有的Bristol-Babcock 3335长途终端模块(RTU)。为了提高操控室的作业作用,公司运用带有以太网和Modbus网络通讯的全自动SCADA体系替代了手艺模仿操控作业办法(见图3)。并且,OCWA希望减少水处理设施的布线和设备保护本钱,这就要求摒除传感器、执行器和操控器之间的多根较长的电缆,辅以从传感器和操控器现场获取数据的解决方案。这样一来,就节省了成百上千的双绞线对、电缆桥架和杂乱接线图,进而节省了相应的保护本钱。
 
  新技能        2008年8月,Marcellus工厂开始运用具有最新技能的设备以替代老旧的模仿操控设备,将一切进程自动化功用都移植到在线SCADA体系上。项目旨在将现有的RTU更换成可晋级的渠道,以支撑多种局部应用甚至整个工程的操控战略,进而完成现代数字信号传输功用。
 
  操控室晋级的要害就是设备分布式长途I/O——运用独立I/O模块的解决方案,以撤销以太网操控网络上的信号环路接口。这样一来,发作在任何一点的接地毛病和信号失常都不会影响工厂中其他的测量节点。数字通讯替代了模仿信号,也解决了传感器和操控信号衰减问题(及相应的校准)和关于纯模仿通讯非常常见的穿插通讯(噪音)问题。
 
  现在许多自动化设备供应商都有模块化I/O体系,是一种相对本钱较低的办法,能够将厂区现场设备经过以太网与SCADA或许操控体系衔接起来。这些体系能够彼此互相通讯,也能够经过规范以太网,运用现成的集线器、交换机和路由器与其他核算机通讯,更能够运用无线笔记本、网页阅读器、电子数据表或许第三方HMI东西显示其状态。
 
  在考虑了多家供应商的方案之后,OCWA的项目团队决定运用Moore Industries公司的NET Concentrator System (NCS)。此智能I/O体系利用集线技能,经过一个数据通讯环路,在现场和操控室之间发送进程监控和操控类型,无需点对点电缆、导管和桥架。此体系一起运用了模仿和数字I/O,真实完成了信号的隔离。一切离散和模仿信号都数字化、分组,并运用规范电缆、LAN交换机和路由器等以太网硬件,在以太网上进行传输。
 
  这种分布、长途I/O体系功用能够作为大局信号网关运用,与兼容OPC的DCS或许PLC接口,作业于10/100Base-T以太网(Modbus/ TCP)和Modbus RTU网络之上。体系包括通讯模块和多个I/O模块。每个I/O模块都支撑多组模仿或许离散通道,能够与长途传感器、开关、执行器和显示器接口。每一个模仿输入通道都具有独立20位A/D输入。这保证了在经过以太网将信号从现有的模仿变送器传送至主体系时,不会降低精度。
 
  在Marcellus水处理厂中,这种分布式长途I/O通讯模块以数字化的形式将信号传送至主从网络的网络集中设备。带有纠错的数字通讯和高速以太网电缆保证信号完整性并最小化信号的衰减,在传统模仿信号中,这些都是无法做到的。
 
  操控结构        关于OCWA公司的工程和操作人员来说, 主从分布式I/O体系供给了一种将监视和操控信号从根据PLC的操控体系中传入和传出的牢靠办法。在这种结构下,工厂的不同区域在以太网上分布着5个长途I/O站点,每个站点具有10到15个I/O模块。关于监视作业,体系从模仿变送器或许离散设备搜集信号,将信号紧缩,并经过网络操控器在以太网上直接发送至主PLC操控面板。关于操控作业,主机的操控命令经过网络传输,并转换成模仿或许离散信号,用于操控阀、泵、电机和其他类型的比例和开/关操控器件。
 
  一旦现场设备的数据传送至根据核算机的主机,SCADA软件就能够供给用户接口,以支撑数据采集、警报办理、数据记载和陈述、历史数据搜集和趋势剖析和监督操控功用。现场集中设备使现有和新增的进程操控信号和传感器与操控战略之间的衔接变得很容易。这种办法经过长途集中I/O来扩展操控结构——极大地降低了布线本钱。模仿输入模块每个输入通道都带有内嵌24V电源,无需在模块和其他端子或许辅助24V电源之间布线,这使得长途操控面板尺度更小。
 
  运用分布和长途I/O体系,操作人员现在能够直接运用本地HMI或许无线笔记本阅读厂区内的I/O端口。保证操作人员在工厂的任何地址都能够监控并调整设备作业情况。即便操控体系发作毛病,I/O信号依旧可用。并且,技能人员无需再经常进入现场进行流量计、压力变送器、阀和其他设备的排障。
 
  项目效果        Marcellus工厂的新型PLC、SCADA和分布式长途I/O体系扩展了进程的自动化程度,使操作人员能够安全快速地应对潜在问题。它们还帮助减少了硬件本钱并降低了保护需求。最为重要的是,新型设备已经证明非常牢靠,这是OCWA出资方针之一。
 
  多亏了改进的数据采集和操控能力,OCWA的作业人员能够更好地应对工厂中的问题。经理、操作人员和技师能够在任何一台站点HMI或许核算机上阅读水处理进程。并且,他们无需脱离Marcellus站点,就能够对公司的水配给作业进行操控。
 
  运用实时现场数据监控过滤床和其他进程,减少了反应时刻并最终进步了工厂功率。也增加了安全性,保证更精确的水质陈述。
 
  从工程和保护的视点,近期的技能晋级以一种快捷的办法供给了独立于操控体系的额外的排障东西。经过工厂以太网,一切I/O都是可见的——即便在PLC完全关断时也是如此。
 
  OCWA现在能够保证安稳、高质的水处理,不会发作异常停机和昂贵的维修作业。并且工厂人员获得了实时监控工厂进程的必要办法,以保证水质满意一切相关的要求。
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