国内近期建设的水厂所采用的自动化系统大都基于PLC。我们经过多年的探索和实践,向大家推荐一套有较高性能价格比的自动化系统:美国OPTO22(奥图)公司基于工业现场总线的“前端分布式智能I/O系统”的解决方案。
(一)
水厂的自动化系统,采用的结构一般都是以车间为单位设立子站,子站一般采用PLC,它们之间通过专用网络联接,网络中心设备及厂级监控配置的PC放在水厂的中心监控室。这种连接方法的一个缺点是现场的I/O信号线还是要集中拉到PLC子站处,信号电缆经长距离并大量集中在一起,不但大大增加了信号电缆布线的工程量,而且使信号受到干扰的可能性加大,以后系统维护的工作量也相应增大。现在有的PLC系统也在子站PLC下再接一层子PLC,但这种缺点还是没有完全克服。
我们推荐的方案是采用三层的结构方式。首先在水厂厂区范围内布置一套以太网,用于车间子站与中心监控站及其它子站的通讯。当今世界上网络采用以太网的占了绝大多数,以太网的技术飞速发展,已从前几年的10M发展到100M甚至1000M,而且价格也下降得很快。在水厂采用以太网结构,不仅能紧跟世界科技发展的潮流,而且具有很好的性能价格比,与水司的办公自动化网络能很好结合。以太网可以采用的介质有细缆、粗缆、双绞线或光纤,我们建议使用光纤,因为光纤的抗干扰性卓越、通讯距离长以及升级的方便。
方案以车间为单位设立子站,配置PC连接底层I/O,监控子站范围内的仪表设备的运行及生产过程,并负责与厂级上位机的通讯,还可以通过网络观察其它子站的情况。子站的底层I/O采用基于工业现场总线方式的“前端分布式智能I/O系统”,通过工业现场网络(通常是采用RS-485串行通讯协议的一对双绞线)将前端I/O单元分散到工业现场的设备或仪表附近,这样不但大大地削减了现场到I/O之间一一对应的连接导线,节约了自控系统的安装费用,将信号受干扰的可能性降至最低,还使用户在以后的维护、扩展都十分方便。
美国OPTO22公司的OPTOMUX、MISTIC及SNAPI/O系统就是这样典型的“前端分布式智能I/O系统”,子站PC通过一条双绞线用串行通讯RS-485方式连接多个OPTOSNAP控制器(连接的方式还可以采用ETHERNET、ARCNET网络通讯方式)；SNAP的控制器再通过一条双绞线RS-485与分布在现场的诸多前端分布式智能I/O单元相连(连接的方式同样还可以采用ETHERNET、ARCNET网络通讯方式)；前端分布式智能I/O单元(以下简称‘前端I/O单元’)是由一个带处理器的I/O接口板加一个模块安装底板构成,底板上可根据需要插上各式各样的I/O模块。
SNAP-LCSX控制器的CPU为32位的Motorola68EC020芯片,CPU的时钟频率为16.67MHz；SNAP-LCM4控制器的CPU为32位的Motorola68030芯片,带有IEEE浮点协处理器,CPU的时钟频率为33MHz。前端I/O单元和处理器负责对I/O进行以微秒为时间单位的扫描和检测,能进行高达20KHz的调整计数、能分辨小到100微秒宽的脉冲宽度；执行模拟量输入输出、工程单位的转换,PID控制,测量数据的累计、平均、检测最大和最小值等功能(例如热电偶的输入,首先自动进行线性化,再转换成摄氏度或华氏度,再提供给上位SNAP控制器)；对偶发事件有对上位控制器中断的功能。前端I/O单元执行I/O扫描和其它功能时,并不消耗SNAP控制器的时间,使上位控制器能更有效地完成监控程序运行、响应中断等任务。
