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夾持式電磁流量計在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)功能設(shè)計與效果分析
點擊次數(shù)：2662 發(fā)布時間：2021-01-01 13:31:09
【摘 要】 針對農(nóng)村污水治理設(shè)施呈現(xiàn)點多、量大、面廣、位置偏遠(yuǎn)等特點，運行維護(hù)管理難度大。為破解運行維護(hù)管理難題，系統(tǒng)將實現(xiàn)夾持式電磁流量計數(shù)據(jù)收集更全面，查詢更快捷，大大提高數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)采集、問題上報、問題處置以及統(tǒng)計決策的效率。
１ 電氣硬件設(shè)計選型
根據(jù)農(nóng)村污水處理的特點以及選用的工藝，用于污水處理的設(shè)備主要有污水提升泵，回流泵，曝氣風(fēng)機(jī)。鑒于原有的農(nóng)村污水處理設(shè)施不能夠根據(jù)水質(zhì)水量自動運行，我們的電氣設(shè)計中加入了相應(yīng)的儀器儀表主要有電量表、設(shè)備電流采集器、夾持式電磁流量計、超聲波液位計、PH 計、ORP、溶氧儀、等儀器儀表。并且采用 LS 產(chǎn)電 PLC 與繁易智能遠(yuǎn)控平臺相結(jié)合的多方位的控制方式，保證安全、高效、穩(wěn)定運行，控制回路采用施耐德低壓元氣件。
2 數(shù)據(jù)采集與PLC程序編輯
農(nóng)村污水處理遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的繁易云平臺主要通過 Modbus 串行通訊協(xié)議采集儀表數(shù)據(jù)。與 PLC 通訊，Modbus 是一種串行通信協(xié)議，是 Modicon 公司（現(xiàn)在的施耐德電氣 Schneider Electric）于1979年為使用可編程邏輯控制器（PLC）通信而發(fā)表。Modbus 已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)（De facto），并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。我們設(shè)計使用 Modbus 通信協(xié)議的主要原因有 ：
①公開發(fā)表并且無版權(quán)要求 ；②易于部署和維護(hù) ；③我們的夾持式電磁流量計及其他儀器儀表和 LS 產(chǎn)電的 PLC 均支持其通訊方式 ；④ Modbus 允許多個 ( 大約240個 ) 設(shè)備連接在同一個網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，我們農(nóng)村污水處理中用到的電量表、設(shè)備電流采集器、超聲波液位計、PH 計、ORP、溶氧儀、出水夾持式電磁流量計等儀器儀表可同時采集，并且將結(jié)果發(fā)送給計算機(jī)。在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）中，Modbus 通常用來連接監(jiān)控計算機(jī)和遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)（RTU）。LS 產(chǎn)電 PLC根據(jù)超聲波液位計的水位情況，自動控制污水提升泵提升廢水，根據(jù) ORP 和溶氧儀的數(shù)據(jù)自動控制曝氣風(fēng)機(jī)的運行，自動運行數(shù)據(jù)通過繁易智能遠(yuǎn)控平臺實時傳輸。PLC 根據(jù)超聲波液位計的水位自動控制水泵，解決了原有電氣控制中水泵人工啟動，不能根據(jù)水量情況實時運行。根據(jù) ORP 和溶氧儀數(shù)據(jù)控制風(fēng)機(jī)，解決了看管人員不了解水質(zhì)情況盲目24小時不間斷的讓風(fēng)機(jī)曝氣。
3 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)功能開發(fā)與畫面設(shè)計
（1）通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“運營中心”子菜單“運營儀表盤”，顯示“設(shè)備總數(shù)”、“在線設(shè)備數(shù)”、“報警設(shè)備數(shù)”和“離線設(shè)備數(shù)”等相關(guān)數(shù)據(jù)。通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“運營中心”子菜單“地圖監(jiān)控”，顯示所有設(shè)施“在線 / 離線”情況，點擊后會顯示相關(guān)設(shè)備信息，可直接點擊進(jìn)入“監(jiān)控詳情”。
（2）通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“消息中心”子菜單“收件箱”，在此收錄了所有通知信息，包括故障報警、服務(wù)工單、軟件更新等信息，點擊信息直接進(jìn)入相關(guān)界面。
（3）通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“設(shè)備中心”子菜單“設(shè)備監(jiān)控”，可根據(jù)設(shè)施所屬地區(qū)或所屬客戶或模板名稱進(jìn)行索引，找對應(yīng)設(shè)施，進(jìn)入“畫面監(jiān)控”界面 ；“文字畫面”中指示燈的顏色和文字直觀反應(yīng)系統(tǒng)和各設(shè)備的狀態(tài)。在“自動”模式下設(shè)施按照設(shè)定程序自動運行，切換至“云控”模式可以通過按鈕實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停設(shè)備。“設(shè)備監(jiān)控”還包括“當(dāng)前報警”、 “歷史報警”、 “歷史數(shù)據(jù)”、 “視頻監(jiān)控”、 “設(shè)備信息”和“設(shè)備工單”等模塊，通過大數(shù)據(jù)“云”把所有設(shè)施數(shù)據(jù)存儲并供**調(diào)取。“歷史數(shù)據(jù)”模塊中對“夾持式電磁流量計顯示的瞬時流量”、 “夾持式電磁流量計顯示的累積流量”、“電機(jī)電流”和“實時電量”數(shù)據(jù)進(jìn)行云存儲，可以列表或圖表方式讀取設(shè)定時間段內(nèi)數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)下載。
（4）通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“服務(wù)中心”子菜單“工單管理”，能全面了解各設(shè)施報修、維保服務(wù)情況，通過“查看流程”實現(xiàn)服務(wù)過程可追溯性。
（5）根據(jù)存儲于云服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，設(shè)計可供監(jiān)管人員、運維人員可以監(jiān)控，操作的網(wǎng)頁端平臺和手機(jī) APP 客戶端。
4 遠(yuǎn)程控制效果分析
①所有的污水設(shè)施站點在網(wǎng)頁或 APP 端顯示詳細(xì)的定位地址，設(shè)備運行狀態(tài)一目了然 ；②故障信息實時顯示，并以文本的形式實時推送，讓維護(hù)管理人員*一時間知道故障站點名稱，故障原因，如何解決 ；③運維人員可以**在網(wǎng)頁端或手機(jī) APP 端啟動設(shè)備，并根據(jù)流量、設(shè)備的運行電流來判斷水泵是否堵塞，風(fēng)機(jī)是否反轉(zhuǎn)等 ；④夾持式電磁流量計工作過程中的實時流量，歷史流量，實時電流以及污水站的用電量等儀器儀表的數(shù)據(jù)可以生成表格，存儲在云服務(wù)器中，供監(jiān)管人員和維護(hù)管理人員查閱 ；⑤站點的維修、設(shè)備的保養(yǎng)可以在平臺中生成維護(hù)記錄，方便對污水處理站運行情況的監(jiān)督。
5 結(jié)束語
農(nóng)村污水處理遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，監(jiān)管人員和維護(hù)管理人員可以通過電腦及手機(jī)客戶端實現(xiàn)對設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的查詢、監(jiān)管、運維管理工作。掌握運行質(zhì)量、提高夾持式電磁流量計的管護(hù)及運行效率，通過數(shù)據(jù)分析，對設(shè)備的運行時間、出現(xiàn)的故障類型和次數(shù)進(jìn)行有效分析統(tǒng)計，進(jìn)一步提高設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理水平，系統(tǒng)又針對性的解決了農(nóng)村污水處理設(shè)施點多、量大、面廣、位置偏遠(yuǎn)、無人值守、維護(hù)人員技術(shù)水平有限、電氣控制方式落后監(jiān)管困難等突出問題。
１ 電氣硬件設(shè)計選型
根據(jù)農(nóng)村污水處理的特點以及選用的工藝，用于污水處理的設(shè)備主要有污水提升泵，回流泵，曝氣風(fēng)機(jī)。鑒于原有的農(nóng)村污水處理設(shè)施不能夠根據(jù)水質(zhì)水量自動運行，我們的電氣設(shè)計中加入了相應(yīng)的儀器儀表主要有電量表、設(shè)備電流采集器、夾持式電磁流量計、超聲波液位計、PH 計、ORP、溶氧儀、等儀器儀表。并且采用 LS 產(chǎn)電 PLC 與繁易智能遠(yuǎn)控平臺相結(jié)合的多方位的控制方式，保證安全、高效、穩(wěn)定運行，控制回路采用施耐德低壓元氣件。
2 數(shù)據(jù)采集與PLC程序編輯
農(nóng)村污水處理遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的繁易云平臺主要通過 Modbus 串行通訊協(xié)議采集儀表數(shù)據(jù)。與 PLC 通訊，Modbus 是一種串行通信協(xié)議，是 Modicon 公司（現(xiàn)在的施耐德電氣 Schneider Electric）于1979年為使用可編程邏輯控制器（PLC）通信而發(fā)表。Modbus 已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)（De facto），并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。我們設(shè)計使用 Modbus 通信協(xié)議的主要原因有 ：
①公開發(fā)表并且無版權(quán)要求 ；②易于部署和維護(hù) ；③我們的夾持式電磁流量計及其他儀器儀表和 LS 產(chǎn)電的 PLC 均支持其通訊方式 ；④ Modbus 允許多個 ( 大約240個 ) 設(shè)備連接在同一個網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，我們農(nóng)村污水處理中用到的電量表、設(shè)備電流采集器、超聲波液位計、PH 計、ORP、溶氧儀、出水夾持式電磁流量計等儀器儀表可同時采集，并且將結(jié)果發(fā)送給計算機(jī)。在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）中，Modbus 通常用來連接監(jiān)控計算機(jī)和遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)（RTU）。LS 產(chǎn)電 PLC根據(jù)超聲波液位計的水位情況，自動控制污水提升泵提升廢水，根據(jù) ORP 和溶氧儀的數(shù)據(jù)自動控制曝氣風(fēng)機(jī)的運行，自動運行數(shù)據(jù)通過繁易智能遠(yuǎn)控平臺實時傳輸。PLC 根據(jù)超聲波液位計的水位自動控制水泵，解決了原有電氣控制中水泵人工啟動，不能根據(jù)水量情況實時運行。根據(jù) ORP 和溶氧儀數(shù)據(jù)控制風(fēng)機(jī)，解決了看管人員不了解水質(zhì)情況盲目24小時不間斷的讓風(fēng)機(jī)曝氣。
3 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)功能開發(fā)與畫面設(shè)計
（1）通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“運營中心”子菜單“運營儀表盤”，顯示“設(shè)備總數(shù)”、“在線設(shè)備數(shù)”、“報警設(shè)備數(shù)”和“離線設(shè)備數(shù)”等相關(guān)數(shù)據(jù)。通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“運營中心”子菜單“地圖監(jiān)控”，顯示所有設(shè)施“在線 / 離線”情況，點擊后會顯示相關(guān)設(shè)備信息，可直接點擊進(jìn)入“監(jiān)控詳情”。
（2）通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“消息中心”子菜單“收件箱”，在此收錄了所有通知信息，包括故障報警、服務(wù)工單、軟件更新等信息，點擊信息直接進(jìn)入相關(guān)界面。
（3）通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“設(shè)備中心”子菜單“設(shè)備監(jiān)控”，可根據(jù)設(shè)施所屬地區(qū)或所屬客戶或模板名稱進(jìn)行索引，找對應(yīng)設(shè)施，進(jìn)入“畫面監(jiān)控”界面 ；“文字畫面”中指示燈的顏色和文字直觀反應(yīng)系統(tǒng)和各設(shè)備的狀態(tài)。在“自動”模式下設(shè)施按照設(shè)定程序自動運行，切換至“云控”模式可以通過按鈕實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停設(shè)備。“設(shè)備監(jiān)控”還包括“當(dāng)前報警”、 “歷史報警”、 “歷史數(shù)據(jù)”、 “視頻監(jiān)控”、 “設(shè)備信息”和“設(shè)備工單”等模塊，通過大數(shù)據(jù)“云”把所有設(shè)施數(shù)據(jù)存儲并供**調(diào)取。“歷史數(shù)據(jù)”模塊中對“夾持式電磁流量計顯示的瞬時流量”、 “夾持式電磁流量計顯示的累積流量”、“電機(jī)電流”和“實時電量”數(shù)據(jù)進(jìn)行云存儲，可以列表或圖表方式讀取設(shè)定時間段內(nèi)數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)下載。
（4）通過左側(cè)導(dǎo)航欄，點擊“服務(wù)中心”子菜單“工單管理”，能全面了解各設(shè)施報修、維保服務(wù)情況，通過“查看流程”實現(xiàn)服務(wù)過程可追溯性。
（5）根據(jù)存儲于云服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，設(shè)計可供監(jiān)管人員、運維人員可以監(jiān)控，操作的網(wǎng)頁端平臺和手機(jī) APP 客戶端。
4 遠(yuǎn)程控制效果分析
①所有的污水設(shè)施站點在網(wǎng)頁或 APP 端顯示詳細(xì)的定位地址，設(shè)備運行狀態(tài)一目了然 ；②故障信息實時顯示，并以文本的形式實時推送，讓維護(hù)管理人員*一時間知道故障站點名稱，故障原因，如何解決 ；③運維人員可以**在網(wǎng)頁端或手機(jī) APP 端啟動設(shè)備，并根據(jù)流量、設(shè)備的運行電流來判斷水泵是否堵塞，風(fēng)機(jī)是否反轉(zhuǎn)等 ；④夾持式電磁流量計工作過程中的實時流量，歷史流量，實時電流以及污水站的用電量等儀器儀表的數(shù)據(jù)可以生成表格，存儲在云服務(wù)器中，供監(jiān)管人員和維護(hù)管理人員查閱 ；⑤站點的維修、設(shè)備的保養(yǎng)可以在平臺中生成維護(hù)記錄，方便對污水處理站運行情況的監(jiān)督。
5 結(jié)束語
農(nóng)村污水處理遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，監(jiān)管人員和維護(hù)管理人員可以通過電腦及手機(jī)客戶端實現(xiàn)對設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的查詢、監(jiān)管、運維管理工作。掌握運行質(zhì)量、提高夾持式電磁流量計的管護(hù)及運行效率，通過數(shù)據(jù)分析，對設(shè)備的運行時間、出現(xiàn)的故障類型和次數(shù)進(jìn)行有效分析統(tǒng)計，進(jìn)一步提高設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理水平，系統(tǒng)又針對性的解決了農(nóng)村污水處理設(shè)施點多、量大、面廣、位置偏遠(yuǎn)、無人值守、維護(hù)人員技術(shù)水平有限、電氣控制方式落后監(jiān)管困難等突出問題。