標準連接帶來系統(tǒng)管理的變革

文/ Joel Startemann

標準連接帶來系統(tǒng)管理的變革

文/ Joel Startemann

現(xiàn)代化控制技術(shù)使水處理系統(tǒng)工作更加精確和高效——Phoenix Contact公司和Aqua Automation的子公司Videc公司合作開發(fā)了對供應(yīng)商開放的控制系統(tǒng)Waterworx，智能水處理儀器設(shè)備和系統(tǒng)都能集成到這一自動化網(wǎng)絡(luò)中去了。

利用無線通信技術(shù)把刮泥橋與污水凈化設(shè)備主控系統(tǒng)連接起來

在德國Braunsbedra市污水凈化處理廠的現(xiàn)代化技術(shù)改造項目中，Geiseltall流域水和衛(wèi)生設(shè)施合作組織ZWAG尋找著獨立于水處理設(shè)備工廠的解決方案。這家污水凈化處理廠能夠滿足23 000人口當量的污水凈化需求，有著許多分散的外部建筑設(shè)施，例如污水泵站。在它的現(xiàn)代化技術(shù)改造中，污水凈化處理廠負責人對規(guī)劃設(shè)計的可靠性和節(jié)約能耗給予了高度關(guān)注。最終，企業(yè)負責人決定采用過程控制程序庫Waterworx，一種使用了標準技術(shù)和類似OPC UA接口的軟件系統(tǒng)，這樣可在技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，快捷地把水處理設(shè)備、儀器儀表都集成到解決方案中去了。

預(yù)編程的和標準化

ZWAG合作組織水處理設(shè)備中使用的常規(guī)現(xiàn)場總線儀器儀表、標準化的功能模塊均能集成到這一過程控制程序庫中，包括合適的對象結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)層次操作控制元器件在控制系統(tǒng)中的顯示圖形。Phoenix Contact公司研發(fā)生產(chǎn)的高性能Profinet控制系統(tǒng)可替代原來的老式控制系統(tǒng)，PLC可編程序控制器的程序編制也是在Waterworx基礎(chǔ)上編制而成。分散配置的不同電氣控制柜中安裝的電氣部件都能通過以太網(wǎng)與高層Profinet總站保持通信，Profinet現(xiàn)場總線與Profibus現(xiàn)場總線的耦合器把現(xiàn)有的電器設(shè)備都連接到一起，例如Aqua自動化技術(shù)子公司Danfoss公司研發(fā)生產(chǎn)的變頻器也能連接到新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。

污水凈化總廠的網(wǎng)絡(luò)方案基于冗余技術(shù)且可用性很高，網(wǎng)絡(luò)中有許多藍牙接入點，可以毫不費力地把刮泥橋和其他的污水凈化設(shè)備也集成到網(wǎng)絡(luò)中，不必再費時費力地單獨布線。為了將采集到的數(shù)據(jù)信息可視化，且為了永久性地對污水凈化處理過程進行監(jiān)控，項目組使用Videc公司研發(fā)生產(chǎn)的Atvise控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了與中央控制系統(tǒng)的雙向通信。中央控制系統(tǒng)和PLC可編程序控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)協(xié)議使用的是工業(yè)化機對機OPC UA，在出現(xiàn)故障和報警時，系統(tǒng)中的軟件AIP會把這些信息自動地發(fā)送給設(shè)備維修人員。另外，這一系統(tǒng)還會把重要的檢測數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)Acron中，供污水凈化處理廠的工作人員長期使用，這一軟件工具也可以編寫過程分析等重要的報告文件。

功能強大的AXC 3050型Profinet控制系統(tǒng)取代了老式控制系統(tǒng)

變頻器的簡單連接

通過對自動化改造成本費用的仔細考察，大部分成本費用集中在現(xiàn)場總線儀器設(shè)備和其他裝備的安裝。Waterworx過程控制系統(tǒng)通過其開放式、獨立于儀器設(shè)備生產(chǎn)廠家的合適接口技術(shù)，可以降低從控制系統(tǒng)層次直至現(xiàn)場層次所有儀器設(shè)備的投資費用。Danfoss公司使用Profinet接口的變頻器在新系統(tǒng)中的連接就是一個例子，Phoenix Contact公司與這家驅(qū)動技術(shù)專業(yè)廠合作開發(fā)了一種標準化的功能接口模塊，將變頻器集成到新型控制系統(tǒng)中。這樣，PLC可編程序控制器就能夠把所有重要的變頻器運行數(shù)據(jù)、故障報警和檢測數(shù)據(jù)都讀取出來，同時這一模塊還能夠驅(qū)動現(xiàn)場總線儀器設(shè)備。

當把變頻器接入到新系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)后，對這一模塊進行簡單操作就能與應(yīng)用程序連接起來，由于模塊中也包含一個可視化接口，因此具備了經(jīng)OPC UA現(xiàn)場總線與主控系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的可能性。變頻器連接的最后一步就是從Waterworx Web的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中找出合適的可視化對象，嵌入到Atvise軟件中去。通過合適的接口，控制系統(tǒng)能夠讀取變頻器中重要的參數(shù)、工作運行數(shù)據(jù)和報警提示信息，并可以直接與可視化系統(tǒng)通信。因此，用戶省去了解讀過程數(shù)據(jù)以及手工連接控制系統(tǒng)縮寫的變量參數(shù)的操作。此外，它通過了官方的正式測試，可保證現(xiàn)場總線各個部件之間暢通無阻的數(shù)據(jù)傳輸。

通過與Aqua Automation公司密切的合作和溝通，用戶的設(shè)計費用明顯降低。除了標準化的接口外，所有合作伙伴在各個自動化層次中統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計工作，也起到了重要的作用。由于新系統(tǒng)采用的是開放式、獨立于各個生產(chǎn)廠家的接口技術(shù)，因此用戶現(xiàn)有的現(xiàn)場總線儀器設(shè)備和水處理設(shè)備、部件等都可以方便地集成到新的解決方案中去，制定技術(shù)改造計劃和核算成本也就更加可靠了。

“利用Aqua Automation公司開發(fā)的Waterworx解決方案，我們能夠更有效地監(jiān)控和管理污水凈化處理設(shè)備?！薄狹arko Agthe先生，ZWAG合作組織污水凈化處理領(lǐng)域負責人

結(jié)語

“Aqua Automation公 司開發(fā)的Waterworx解決方案使我們現(xiàn)在有一個從現(xiàn)場總線儀器設(shè)備到控制系統(tǒng)的清晰暢通的連接?！盳WAG合作組織污水凈化處理領(lǐng)域負責人Marko Agthe工程師說道。“利用這一系統(tǒng)，我們能夠更有效地監(jiān)控和管理污水凈化處理設(shè)備。由于系統(tǒng)采用了標準化的接口技術(shù)，因此新的污水凈化設(shè)備、元器件接入控制網(wǎng)絡(luò)的工作也變得非常簡單，其他現(xiàn)代化技術(shù)改造措施也能夠快速落實下來，不用再考慮是哪家企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品了。”Agthe先生在談到新系統(tǒng)的優(yōu)點時說道。

Braunsbedra污水凈化總廠的例子證明，集成式的系統(tǒng)可滿足復(fù)雜的應(yīng)用需求。

本文作者供職于Phoenix Contact公司工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施解決方案部。