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(shè)和經(jīng)濟(jì)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(shí)對(duì)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(yùn)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(jìn)的自來水廠智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)廠家。如南京市自來水總公司電氣自動(dòng)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(yuǎn)程監(jiān)測廠內(nèi)水池水位、進(jìn)場流量、出廠流量、出廠壓力、水質(zhì)等信息;遠(yuǎn)程監(jiān)測加壓泵組、配電設(shè)備及其他自動(dòng)化設(shè)備的工作情況;可以遠(yuǎn)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(lǐng)導(dǎo)可以遠(yuǎn)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(luò)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)
1、系統(tǒng)環(huán)境
(1)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(jī),UPS,RTU,工控機(jī),一般計(jì)算機(jī)。
(2)軟件環(huán)境
PLC站用Siemens的Step7、V5.1編程,所有計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)站用Delphi6.0編程,總公司的操作系統(tǒng)為Windows2000,所有測壓點(diǎn)用Siemens的Step7、V3.1編程。
2、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(gè)生產(chǎn)過程,采用現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)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(diǎn),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(dòng)控制系統(tǒng)和分散I/O設(shè)備之間的通信設(shè)計(jì),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(dá)12Mbit/s,一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括3部分,系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
(1)現(xiàn)場設(shè)備層主要功能是連接現(xiàn)場設(shè)備,如濁度檢測儀、余氯檢測儀等,完成現(xiàn)場設(shè)備控制及設(shè)備間連鎖控制。主站(2萬噸濾池PLC)負(fù)責(zé)主線通信管理及所有從站的通信。總線上所有設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序存儲(chǔ)在主站中,并由主站執(zhí)行。現(xiàn)場控制PLC站組成廠區(qū)工業(yè)控制網(wǎng),完成對(duì)各控制站范圍內(nèi)的儀表、設(shè)備的監(jiān)視與控制,并與中央控制室進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
(2)車間監(jiān)控層車間級(jí)監(jiān)控通常要設(shè)立車間監(jiān)控室,有操作員工作站及打印設(shè)備,主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警及維護(hù)等。實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)和操作員計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)相連,其他遠(yuǎn)程監(jiān)視計(jì)算機(jī)通過GSM數(shù)傳機(jī)負(fù)責(zé)和中控室通訊雙向握手。中央控制室的服務(wù)器支持TCP/IP協(xié)議,異地可通過專用軟件遠(yuǎn)程撥號(hào)訪問中央控制室服務(wù)器,瀏覽水廠運(yùn)行狀況。
(3)工廠管理層通過在中央控制室設(shè)置兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和廠長室監(jiān)視計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工廠管理層,中央控制計(jì)算機(jī)通過現(xiàn)場總接收各現(xiàn)場PLC站傳送來的設(shè)備運(yùn)行及儀表檢測參數(shù),對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和調(diào)度,并定期打印數(shù)據(jù)報(bào)表。廠長室計(jì)算機(jī)只作監(jiān)視用,可隨時(shí)觀察指揮現(xiàn)場生產(chǎn)運(yùn)行及了解報(bào)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(bào)警功能3個(gè)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);
(2)信息查詢,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的操作人員可以進(jìn)入操作菜單的各個(gè)界面,對(duì)水廠各設(shè)備的數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)進(jìn)行觀測,查看歷史數(shù)據(jù)、歷史報(bào)警、趨勢曲線圖,以及操作記錄和打印報(bào)表;
(3)參數(shù)修改,擁有高等級(jí)的操作人員可以進(jìn)人工藝流程圖中的各個(gè)設(shè)備控制界面中,對(duì)每個(gè)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于每個(gè)操作人員的操作,系統(tǒng)都會(huì)做自動(dòng)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(jí)(用戶權(quán)限等級(jí))進(jìn)行操作。a負(fù)責(zé)報(bào)警監(jiān)督的操作人員只需查看報(bào)警信息欄;b負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的操作人員可以進(jìn)入操作菜單的各個(gè)界面,查看歷史數(shù)據(jù)、歷史報(bào)警、趨勢曲線圖,以及操作記錄和打印報(bào)表;c擁有高級(jí)權(quán)限的操作人員可以進(jìn)入工藝流程圖中的各個(gè)設(shè)備控制界面中,對(duì)每個(gè)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
2、設(shè)備控制模塊
主控界面上畫有水廠工藝流程圖,標(biāo)出了水廠各主要設(shè)備的位置和相互連接的管道,通過點(diǎn)擊各設(shè)備的圖標(biāo),能進(jìn)人具體的設(shè)備管理界面,有高級(jí)操作權(quán)限的操作人員可查看各設(shè)備的工作狀態(tài),調(diào)整設(shè)備的參數(shù),以使設(shè)備達(dá)到正常工作狀態(tài)。
3、報(bào)警模塊
主控界面和各具體設(shè)備控制界面都包含報(bào)警功能。報(bào)警模塊提供數(shù)據(jù)表,記錄當(dāng)前設(shè)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(shè)備工作狀態(tài)不佳的原因,通過調(diào)整設(shè)備各參數(shù)和開關(guān)使設(shè)備恢復(fù)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(gè)告警等級(jí)。對(duì)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(bào)警,數(shù)字類型根據(jù)其值是否正常來報(bào)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(gè)告警內(nèi)容包括告警時(shí)間、告警內(nèi)容、確認(rèn)時(shí)間、確認(rèn)人和消除時(shí)間等。告警應(yīng)有聲音提示,告警聲音可通過按鈕消除,消除時(shí)必須登記消除人員的信息。在報(bào)警信息欄中,用戶可以對(duì)單個(gè)報(bào)警信息響應(yīng),也可對(duì)一組信息響應(yīng)。對(duì)故障的設(shè)備操作人員能夠直接進(jìn)入相關(guān)單元進(jìn)行檢查,并調(diào)整設(shè)備的參數(shù),以使設(shè)備達(dá)到正常的工作狀態(tài)。
三、系統(tǒng)特點(diǎn)
基于現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)建立的水廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng),可進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)輸出和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查看,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)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(diǎn):
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(luò),用戶可以按照自己的需要和考慮把來自不同供應(yīng)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(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問采用點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式,廠內(nèi)部不提供Web服務(wù),這樣可保證廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的安全性;系統(tǒng)包含自動(dòng)報(bào)警模塊,設(shè)備故障時(shí)可及時(shí)提醒操作人員采取相應(yīng)措施;利用以太網(wǎng)技術(shù)把廠區(qū)內(nèi)的所有計(jì)算機(jī)連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上采用兩臺(tái)監(jiān)控(主/副)計(jì)算機(jī),保證了實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控的可靠性,避免了由于一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的暫時(shí)故障而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的問題。另外,在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面,由于現(xiàn)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化,與模擬信號(hào)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(shí),由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化,設(shè)備與連線減少,現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強(qiáng),減少了信號(hào)的往返傳輸,提高了系統(tǒng)的工作可靠性。
3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)靈活
對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)采用不同的處理方式,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過刻平均處理,然后再對(duì)刻平均數(shù)據(jù)進(jìn)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(hù)上,可以設(shè)置自動(dòng)或手動(dòng)方式來維護(hù),對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以及時(shí)清除,對(duì)平均數(shù)據(jù)可以設(shè)定自動(dòng)清除周期。
4、資源利用靈活
控制中心有眾多曲線和報(bào)表,為生產(chǎn)運(yùn)行及維護(hù)提供重要手段;系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程撥號(hào)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(shí)監(jiān)測水廠的運(yùn)行情況和進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢;同時(shí),采用標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展。控制用PLC通過以太網(wǎng)卡掛在網(wǎng)上,可用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的遠(yuǎn)程控制及實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)參數(shù)報(bào)表打印等功能。各從站PLC可自動(dòng)從網(wǎng)上脫離,以方便維修工作;也可自動(dòng)重新進(jìn)人網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用于自來水廠,實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,系統(tǒng)中PLC與PC微機(jī)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。