OPTO 22 SNAP系列控制器用于Carlsbad市政水处理———SCADA系统用于水输送、分配及处理

　 　　加州海滨城市Carlsbad位于圣地亚哥北面，以美丽的海滩、高消费的家庭及特有的购物中心而闻名。技术专家Tom Pagakis监督SCADA系统，用于监测、控制城市所有水和回收水。系统的关键组件是由OPTO 22生产制造的SNAP系列控制器。
　 　　“我们开始试验性地使用OPTO产品，”Pagakis解释道。“在这之前，我们使用过时的技术如遥感及后来的混合I/O模块和来自Grayhill等厂商系统，必须安装特殊的驱动以保证所有通讯正常，这样系统不仅变得非常复杂且操作性变差。”
　 　　SNAP系统—通过无线电、串口及以太连接相互通讯并反馈给控制中心，应用于整个城市水务系统的监测、控制和数据采集。Pagakis管理所有水输配、监测一个独立的水处理厂并控制氨及氯气的化学品用量。总之，系统包含了超过1000个I/O点，分布在城市的指挥和控制中心及众多远程现场。
　 　　运输和配送
　　水从圣地亚哥水务局购买，通过管道运输至Carlsbad，再配送到工厂、居民家中。饮用水的配送几乎无需泵送，水由重力从一个巨大的水箱（约9百万加仑）中流出，该水箱坐落在高于海拔700英尺处。
　　SCADA系统经配置能控制各类设备和监测水处理的整个过程。尤其是模拟量和数字量输入、输出模块的连接到：
　　液位传感器用于追踪水库及水箱液位
　　管道中压力传感器用于测量每平方英寸上的压力，并保证水的有效输送
　　流量计记录每分钟配送量
　　不同程度开启或闭合持压阀、泄压阀等阀门来调节水的流量

　 　　“现在，SCADA系统涵盖了3个大保留水库、14座水库及20座用于监测长度超过500英里配送管线的减压站。”Pagakis说道。
　 　　值得注意的是，所有这些监控和数据采集功能不是由一个（甚至多个）中心控制器完成的，而是由3个分布在各泵站及设施内各点的本地I/O处理器（或叫做“智能处理器”）来执行。这些处理器和安装在同一机架上的I/O通讯，功能类似高端PLC。比如，智能处理器从模拟输入模块中读取阀门信息并通过比例运算将电压转化为百分比。（一般对一个4~20mA的模拟输入模块，12伏特相对应的读数是50%）比例运算和工程单位转换都在I/O层实现，这样既缓解了主控制器的处理压力，也方便Pagakis和同事们浏览和理解测量单位（比如，百分比反比于电压）。
　 　　为了防止发生主控制器操作中断，这里的分布式智能也提供了一定的安全保障。智能处理器能接受指令继续记录、执行运算等，操作者仍可以通过控制中心的HMI浏览数据。
　 　　Wonderware HMI
　　Pagakis的HMI采用Wonderware InTouch系统，它灵活地集成了OPTO 22的硬件并使得Pagakis及其他控制中心人员可以查看相关的压力、流速、液位、设备状态等操作变化和情况。Pagakis也使用Wonderware系统来生成块状图、折线图（说明液位、泵状态及阀门位置）和历史趋势等。例如，对每一个储槽生成一个24小时的趋势图，列出每天、每周、每月泵水体积。
　 　　基于一系列的I/O点，HMI配置了报警功能，并划分成“正常”或“安全”等操作状态，若I/O读数偏离了参数范围，控制中心会接收到一个可视警报。报警装置同时被集成在一个呼叫系统内，待命的操作员一收到手机信息，就可以适时处理。比如，控制中心监测下游和上游的水务配送，接收强制变化引起的报警，如消防栓的使用或损坏—这是件常事，例如最近圣地亚哥就发生的大面积火灾。

 

　　基于OPTO 22的SCADA系统也能在阀门故障或变频驱动失效时生成一个报警。“我们使用变频器在大负载下来驱动泵电机，易遭受突高电压和非正常波形。”Pagakis说道，“我们将变频器与模拟输入连接起来，这样就可以持续观察其频率和电机的转数，只要一出现问题，我们马上可以知道。
　

　　Pagakis解释道，如此严格的监控和报警源于城市协商合同中限定了获取的水量、获取时间、泵水的速度等。市政对每天回收水的季节性量有明确的规定。于是，当规定量一到，OPTO 22控制程序立刻要求关闭泵。此外，由于本地电力公司（San Diego Gas & Electric）的强制频率，泵水的最佳时间在深夜，故尽管系统被设定为监控水位，低于一定液位后自动开泵，我们还是写入了一个延迟指令以保证泵水时间在晚10：15以后至凌晨5：50。
　

　　废水回收
　　废水回收是将家庭及工业废水引入废水处理厂，经生物和化学处理再利用。
　　“附近6个城市的所有污水都进入一个独立操作的处理厂，我们从控制中心来监控它。”Pagakis说道。使用SCADA系统，Pagakis能监测处理厂的操作—尤其是升降台中的湿井液位。通过液位传感器，系统也监控回收水储槽液位并追踪净化后水的输出量及可用量。控制程序设定为当水量减少至一定程度，SCADA系统控制器发送模拟及数字输出信号，不同程度地开启阀门并启动泵从而将回收水和其他水引入，再分配。

　　Pagakis说道，系统经过仔细地配置，利用泵压混合来自不同源的水，这样就能将湖里的水、储槽里的水一并流通，避免水过长时间停留在一个地方，无法得到更新。
　

　　不断创新
　　OPTO 22系统现在能接收来自各式各样红外设备、运动探测器及装在门框上的簧片开关的输入信号；这些设备都是用来保证所有升降梯、升压泵站或其他设施的正常进门。Pagakis计划对门禁系统增加视频监控，并对一个拟建脱盐流程进行深度跟踪，预计每天能额外提供约5000加仑的饮用水。
　

　

选择OPTO 22公司 SNAP PAC系统的 六大理由

    1       简单易操作 SNAP PAC系统由四个部分统一整合而成：软件、控制器、智能处理器和I/O。系统建立、调试程序，以及故障维护都更简便，大大减少了系统开发及投入运行的时间。   2       更低的长期成本 SNAP PAC系统的成本低于许多PLC系统，并且由于软件是免费的，您不需要投入高昂的费用，便可投入使用该系统。我们为您提供免费的培训以及技术支持，因此对于设备的整个使用期来测试，系统成本会大幅降低。   3       适用于多类自动应用的SNAP PAC系统 SNAP PAC系统功能强大。一套系统，便可用于多个自动化项目中，帮助您完成过程控制、离散自动化、能耗管理、数据采集，甚至远程集中监控。 分布式智能，帮助您随时随地方便地添加I/O。拥有了有线/无线控制器及I/O，您就可根据实际所需，将有线网络转换到无线网络，或者立即实现两个网络的通讯。 灵活的硬件让您无需浪费更多的投资，节省了金钱及时间。   4       高级编程工具 SNAP PAC系统的编程方式采用直观的流程图，也可运用更高级的脚本语言，或者结合两者一起使用。这两种方法所包括的指令，用于标准的过程控制以及离散自动化的功能块、浮点型数字、串行处理、排列、子程序、指针变量等，其他的高级工具用于复杂的应用。 5       连接到第三方软件及设备 SNAP PAC控制器及智能处理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP。可简易地将数据导入到SQL数据库系统，并直接从硬件发送邮件。该系统也可以简单地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的设备、仪器，进行通讯。   6       业界最好的I/O 凭借着业内最佳的保障：多数SNAP I/O模块终身保用。每个模块出厂前都经过独立测试，而不是抽样测试。SNAP PAC系统可以配置从几个I/O点到数千个I/O点。您可按需，根据信号类型，选择高可靠性的模拟量、数字量、串口模块。电压、电流、交流、直流、热电偶、RTD、电源检测器、RS-232、RS-485、Profibus、运动控制、应变测试等等，都可与SNAP PAC系统一同连接。         关于SNAP PAC系统 SNAP PAC系统是Opto 22公司出品，软硬件集成的系统，用于工业控制、远程监控、数据采集等应用。简化了对自动化系统了解、选择和采购的复杂过程，SNAP PAC系统由以下四部分组成：   PAC Project 软件套件－－－－简单易用的基于流程图的编程方式、HMI（人机界面）、可选的OPC客户端以及数据库连接软件。   SNAP PAC控制器－－－－独立式和基于机架式的工业控制器；有线/无线模块可选。   SNAP PAC智能处理器－－－－智能I/O处理器，用于分布式控制。也可选择有线/无线模块。   SNAP I/O－－－－模拟量、数字量、串口量、特殊功能I/O模块，可与现场设备、仪器、传感器相连接。所有I/O模块可交替与标准的以及有线/无线智能处理器一同工作。   这四个简单，又具有很大灵活性的系统组成部件，可处理任何情况，从最基本的设备监控到完整的工厂自动化。         通讯网络及协议 SNAP PAC系统自带Ethernet网络协议，因此您无需担心成本，以及额外添加网络通讯卡的麻烦。系统中的分布式I/O可运行在以太网或串行网络，也可同时运行于两个网络。另外，您可以与大量的串行设备通讯，例如条形码阅读器、RFID阅读器、串口显示器、modem等。   由于SNAP PAC系统运行于标准的Ethernet网络，可直接与计算机、基于Ethernet的设备相互通讯，使用标准的协议包括TCP/IP、UDP/IP、邮件传输协议SMTP、网络管理协议SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系统的EtherNet/IP等。         关于OPTO 22 Opto 22公司研发并制造应用于工业自动化、能耗管理、远程监控、数据采集的软硬件设备。Opto 22的产品是标准化的，用于商业网络及计算机技术中，以简单易用、创新、高品质、高可靠性而闻名世界。Opto 22的输入/输出以及控制系统，允许客户从所有的设备、电子仪器仪表监测、控制、采集数据，这些都是项目运行的关键。Opto 22产品适用于自动化终端用户、OEM，信息技术及操作人员已经为全球10,000套设备安装了该产品。公司始建与1974年，总部位于美国加州的Temecula。Opto 22的产品通过全球网络的分销商及系统集成商出售。预知更多信息，请联系Opto 22上海代表处，电话：021-58358249，邮箱：optochina@opto22.com。网址：www.opto22.com.cn。