自來水廠智能視頻監(jiān)控解決方案
發(fā)布日期:2023-08-12 10:32 瀏覽次數(shù):
隨著城市建設和經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人口的急劇增長。引起用水量的不斷增加,同時對城市的供水控制系統(tǒng)提出了更高的要求,如何把現(xiàn)代科技手段運用到水廠的控制中去,是目前供水行業(yè)需要研究的重要課題。南京康卓環(huán)境科技有限公司是國內(nèi)先進的自來水廠智能監(jiān)控系統(tǒng)設計、生產(chǎn)廠家。如南京市自來水總公司電氣自動化控制系統(tǒng)由南京康卓環(huán)境科技有限公司承建,該系統(tǒng)用于水廠操作人員可以在水廠控制室遠程監(jiān)測廠內(nèi)水池水位、進場流量、出廠流量、出廠壓力、水質(zhì)等信息;遠程監(jiān)測加壓泵組、配電設備及其他自動化設備的工作情況;可以遠程控制加壓泵的啟停。自來水公司調(diào)度中心工作人員及公司主管領導可以遠程監(jiān)測各水廠的工作情況及水廠操作人員的操作情況。
一、系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)
1、系統(tǒng)環(huán)境
?。?)硬件環(huán)境
液位變送器,壓力變送器,濁度檢測儀,余氯檢測儀,PLC,防雷系統(tǒng),無線數(shù)傳機,UPS,RTU,工控機,一般計算機。
(2)軟件環(huán)境
PLC站用Siemens的Step7、V5.1編程,所有計算機站用Siemens的WinCC組態(tài)軟件編程。操作系統(tǒng)為WindowsNT4.0,水廠與總公司之間的通訊用Delphi6.0編程,總公司的所有計算機站用Delphi6.0編程,總公司的操作系統(tǒng)為Windows2000,所有測壓點用Siemens的Step7、V3.1編程。
2、系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
本監(jiān)控系統(tǒng)為集散型開放體系,采用透明的通訊方式,集中監(jiān)視和管理整個生產(chǎn)過程,采用現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)結(jié)合的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。Profibus由3部分組成,根據(jù)水廠監(jiān)控系統(tǒng)采用單主站結(jié)構(gòu)的特點,選擇其中的Profibus-DEProfibus—DP是一種經(jīng)過優(yōu)化的高速通信連接,專為自動控制系統(tǒng)和分散I/O設備之間的通信設計,用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸,其傳輸速率可達12Mbit/s,一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)。整個監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包括3部分,系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示。
?。?)現(xiàn)場設備層主要功能是連接現(xiàn)場設備,如濁度檢測儀、余氯檢測儀等,完成現(xiàn)場設備控制及設備間連鎖控制。主站(2萬噸濾池PLC)負責主線通信管理及所有從站的通信??偩€上所有設備生產(chǎn)工藝控制程序存儲在主站中,并由主站執(zhí)行?,F(xiàn)場控制PLC站組成廠區(qū)工業(yè)控制網(wǎng),完成對各控制站范圍內(nèi)的儀表、設備的監(jiān)視與控制,并與中央控制室進行數(shù)據(jù)通訊。
(2)車間監(jiān)控層車間級監(jiān)控通常要設立車間監(jiān)控室,有操作員工作站及打印設備,主要實現(xiàn)生產(chǎn)設備狀態(tài)在線監(jiān)控、設備故障報警及維護等。實驗室計算機和操作員計算機向下通過現(xiàn)場總線(Profibus)與現(xiàn)場監(jiān)控PLC相連,向上通過局域網(wǎng)(以太網(wǎng))與中央控制室計算機相連,其他遠程監(jiān)視計算機通過GSM數(shù)傳機負責和中控室通訊雙向握手。中央控制室的服務器支持TCP/IP協(xié)議,異地可通過專用軟件遠程撥號訪問中央控制室服務器,瀏覽水廠運行狀況。
(3)工廠管理層通過在中央控制室設置兩臺監(jiān)控計算機和廠長室監(jiān)視計算機實現(xiàn)工廠管理層,中央控制計算機通過現(xiàn)場總接收各現(xiàn)場PLC站傳送來的設備運行及儀表檢測參數(shù),對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理后實現(xiàn)統(tǒng)一管理和調(diào)度,并定期打印數(shù)據(jù)報表。廠長室計算機只作監(jiān)視用,可隨時觀察指揮現(xiàn)場生產(chǎn)運行及了解報表數(shù)據(jù)。
二、系統(tǒng)的功能模塊
水廠工控系統(tǒng)的功能可劃分為管理功能、控制功能和報警功能3個主要部分。
1、系統(tǒng)管理模塊
(1)用戶管理,包括操作人員增、刪、改,登錄,授權(quán);
?。?)信息查詢,負責數(shù)據(jù)處理的操作人員可以進入操作菜單的各個界面,對水廠各設備的數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)進行觀測,查看歷史數(shù)據(jù)、歷史報警、趨勢曲線圖,以及操作記錄和打印報表;
?。?)參數(shù)修改,擁有高等級的操作人員可以進人工藝流程圖中的各個設備控制界面中,對每個設備的參數(shù)進行調(diào)整。對于每個操作人員的操作,系統(tǒng)都會做自動的記錄,沒有經(jīng)過登錄的人無法操作系統(tǒng)。根據(jù)權(quán)限的不同,可將操作人員分成3種,操作人員可按照自己的操作等級(用戶權(quán)限等級)進行操作。a負責報警監(jiān)督的操作人員只需查看報警信息欄;b負責數(shù)據(jù)處理的操作人員可以進入操作菜單的各個界面,查看歷史數(shù)據(jù)、歷史報警、趨勢曲線圖,以及操作記錄和打印報表;c擁有高級權(quán)限的操作人員可以進入工藝流程圖中的各個設備控制界面中,對每個設備的參數(shù)進行調(diào)整。
2、設備控制模塊
主控界面上畫有水廠工藝流程圖,標出了水廠各主要設備的位置和相互連接的管道,通過點擊各設備的圖標,能進人具體的設備管理界面,有高級操作權(quán)限的操作人員可查看各設備的工作狀態(tài),調(diào)整設備的參數(shù),以使設備達到正常工作狀態(tài)。
3、報警模塊
主控界面和各具體設備控制界面都包含報警功能。報警模塊提供數(shù)據(jù)表,記錄當前設備故障或工作不穩(wěn)定的信息,操作人員可根據(jù)這些信息來判斷設備工作狀態(tài)不佳的原因,通過調(diào)整設備各參數(shù)和開關使設備恢復正常的工作。所有信息分為通訊告警、緊急告警、一般告警和不告警4個告警等級。對采集的數(shù)據(jù)分為兩種類型,模擬類型根據(jù)其上下限來決定是否報警,數(shù)字類型根據(jù)其值是否正常來報警。所有的告警,不論是已消失的還是仍存在的,都必須存人數(shù)據(jù)庫,每個告警內(nèi)容包括告警時間、告警內(nèi)容、確認時間、確認人和消除時間等。告警應有聲音提示,告警聲音可通過按鈕消除,消除時必須登記消除人員的信息。在報警信息欄中,用戶可以對單個報警信息響應,也可對一組信息響應。對故障的設備操作人員能夠直接進入相關單元進行檢查,并調(diào)整設備的參數(shù),以使設備達到正常的工作狀態(tài)。
三、系統(tǒng)特點
基于現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)建立的水廠自動化監(jiān)控系統(tǒng),可進行全方位的實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)輸出和遠程數(shù)據(jù)查看,實現(xiàn)了實時現(xiàn)場環(huán)境工藝圖象采集、記錄、搜索和打印等一體化工藝控制流程。它主要有以下特點:
1、開放性
該監(jiān)控系統(tǒng)建立了統(tǒng)一的、開放的工廠底層網(wǎng)絡,用戶可以按照自己的需要和考慮把來自不同供應商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)。
2、安全性和可靠性
水廠內(nèi)的以太網(wǎng)和遠程數(shù)據(jù)訪問采用點到點的通信方式,廠內(nèi)部不提供Web服務,這樣可保證廠內(nèi)網(wǎng)絡的安全性;系統(tǒng)包含自動報警模塊,設備故障時可及時提醒操作人員采取相應措施;利用以太網(wǎng)技術把廠區(qū)內(nèi)的所有計算機連成一個網(wǎng)絡,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;在同一個網(wǎng)絡上采用兩臺監(jiān)控(主/副)計算機,保證了實時現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控的可靠性,避免了由于一臺監(jiān)控計算機的暫時故障而使整個網(wǎng)絡癱瘓的問題。另外,在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)方面,由于現(xiàn)場總線設備的智能化、數(shù)字化,與模擬信號相比,它從根本上提高了測量與控制的精確度,減少了傳送誤差。同時,由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化,設備與連線減少,現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強,減少了信號的往返傳輸,提高了系統(tǒng)的工作可靠性。
3、數(shù)據(jù)存儲靈活
對于實時數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)采用不同的處理方式,實時數(shù)據(jù)經(jīng)過刻平均處理,然后再對刻平均數(shù)據(jù)進行日平均處理,使得出的較終數(shù)據(jù)具有代表性;在數(shù)據(jù)庫的維護上,可以設置自動或手動方式來維護,對實時數(shù)據(jù)可以及時清除,對平均數(shù)據(jù)可以設定自動清除周期。
4、資源利用靈活
控制中心有眾多曲線和報表,為生產(chǎn)運行及維護提供重要手段;系統(tǒng)提供遠程撥號上網(wǎng)功能,以便管理人員在任何有電話的地方都可以隨時監(jiān)測水廠的運行情況和進行數(shù)據(jù)查詢;同時,采用標準以太網(wǎng)卡,由于以太網(wǎng)的通用性,將來可方便地在網(wǎng)上增加任意品牌的PLC從站(必須支持以太網(wǎng)),這樣就方便了以后的功能擴展。控制用PLC通過以太網(wǎng)卡掛在網(wǎng)上,可用上位機實現(xiàn)對PLC的遠程控制及實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)參數(shù)報表打印等功能。各從站PLC可自動從網(wǎng)上脫離,以方便維修工作;也可自動重新進人網(wǎng)絡系統(tǒng),再次投入使用。
四、系統(tǒng)功能
康卓自來水廠智能監(jiān)控解決方案已成功應用于自來水廠,實際運行結(jié)果表明,系統(tǒng)中PLC與PC微機的串行通信方法穩(wěn)定可靠,效果良好,該控制系統(tǒng)完全滿足自來水生產(chǎn)工藝要求。