基于LonWorks水廠(chǎng)前端智能節點(diǎn)的配置與實(shí)現

摘要：鑒于目前在水廠(chǎng)的自動(dòng)控制中，多采用的是用PLC構成的集散式控制系統(Distributed Control System，DCS)。介紹采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)(Fieldbus technology)構成全分布式管控一體化網(wǎng)絡(luò )中前端智能節點(diǎn)的配置與實(shí)現。在此，首先介紹底層測控設備的類(lèi)型與性能參數；進(jìn)而介紹LonWorks智能節點(diǎn)的組成、性能和開(kāi)發(fā)使用；最后，介紹該控制系統中前端智能節點(diǎn)的配置與實(shí)現。
關(guān)鍵詞：水廠(chǎng)；現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)；全分布式；管控一體化；智能節點(diǎn)

在《基于LonWorks技術(shù)的水廠(chǎng)全分布管控一體化網(wǎng)絡(luò )研究》一文中，介紹了使用LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)構建水廠(chǎng)全分布式管控一體化網(wǎng)絡(luò )的基本思想和方法。這里，將進(jìn)一步說(shuō)明該系統中前端智能節點(diǎn)的組成原理與實(shí)現。眾所周知，在構建水廠(chǎng)全分布式管控一體化網(wǎng)絡(luò )時(shí)必不可少地用到大量的數據采集與控制設備，這就需要相應的節點(diǎn)控制器與之連接，接收前端檢測設備采集到的數據，上傳到上位監控機，或者根據上層監控機下發(fā)的命令控制前端執行機構的工作。由于該系統是依據全分布式管控一體化的原則構建的，因此這類(lèi)節點(diǎn)要能設置ID號，支持ISO／OSI的7層協(xié)議，除了與底層控制網(wǎng)連接，還能與企業(yè)信息網(wǎng)連接。上層授權用戶(hù)可通過(guò)ID號(或IP地址)直接訪(fǎng)問(wèn)底層的每一個(gè)節點(diǎn)，與之對話(huà)，了解或展示前端測控設備的工作狀況，包括數據參數和工作狀態(tài)圖，或者對前端測控設備進(jìn)行調控。

1 前端測控設備
在水廠(chǎng)的生產(chǎn)流程中，要控制從進(jìn)水、沉淀、過(guò)濾、反沖洗、添加氯化鋁、除污、排泥到供(出)水的全過(guò)程；要進(jìn)行液位、溫度、濁度、壓力、流速／流量、余氯含量、泥土界面等參數的檢測。涉及到的控制有電機變頻調速、加氯與投藥泵計量、電磁閥門(mén)開(kāi)啟等。采用的變送器和檢測設備，有液位變送器、壓力變送器、流量變送器、溫度變送器、泥土界面儀和余氯分析儀等；執行機構有電磁閥、繼電器、調頻電機等。
1)數據采集與執行設備
系統中所用數據采集與執行設備有溫度變送器，測量范圍0～300℃；HP-420型壓力變送器，測量／顯示和傳送壓力和液位，量程0～1Mpa，精度0．05 Mpa；HD1000超聲波液位計，測量蓄水池液位，且有數字顯示，測量范圍0～5 m，滿(mǎn)足RS232／485標準；YL-1型余氯分析儀，檢測水中的余氯含量，測量范圍0～2．5 mg／L，分辨率0．01 mg／L；KVQJ電動(dòng)調節閥，調節輸水管道的通斷狀態(tài)，通過(guò)智能節點(diǎn)的模擬通道輸出0～40 mA電流信號調節其開(kāi)啟度；濁度測量?jì)x，測量／顯示和傳送清水池中的濁度，借以調整絮凝池的投藥量，測量范圍0．001～100 NTU，測量精度±2％NTU，分辨率0．000 1～0．001NTU；漏氯報警儀，對泄漏的氯氣進(jìn)行測量／顯示和報警，其傳感器安裝在現場(chǎng)，通過(guò)電纜與值班室內顯示(報警)器連接，報警范圍0～10ppm；電磁流量計，測量管道流量，按口徑測量精度為±0．5％或±1．0％，流速范圍0．2～11 m／s(可選)，符合RS485標準；PH測量?jì)x，在線(xiàn)測量水樣中的PH值，用以調控加氯與投藥量，測量范圍0～14PH，測量精度±0．1％；超聲波液位差計，測量／顯示和傳送格柵兩邊液位差，控制齒爬式格柵去污機運轉，清除進(jìn)水池的漂浮物，測量范圍0～6 m，測量精度為±2％量程(或2 mm)；變頻電機，在變頻器的控制下實(shí)現正轉、反轉、啟／停、加速與減速；泥土界面儀，檢測沉砂池和絮凝池中的泥砂位置，并給出泥砂分布圖譜，計算出泥砂層的高度或厚度，測量范嗣0～5 m，測量精度0．1 m，分辨率0．03 m。
2)變頻控制器
變頻控制器，用于變頻電機調速，選用的是富士FRENIC5000G／P11S型變頻器，一種低噪音、高性能、多功能變頻器，變頻范圍0～20 000 Hz，具有模擬／數字量I／O端口，可接收4～20 mADC電流或0～10 VDC電壓、脈沖電平和開(kāi)關(guān)量，輸出開(kāi)關(guān)量和調頻電壓。該變頻器可采用兩種變頻工作方式，一種是通過(guò)自帶的液晶觸摸控制面板，鍵人工作模式和控制命令，使變頻器處于自動(dòng)運行方式；另一種是經(jīng)RS485端口與PC機連接，再由系統控制程序或組態(tài)軟件創(chuàng )建人機對話(huà)界面和通訊協(xié)議，使變頻器處于受控運行方式，本系統采用的是后一種方式。
以上設備與智能節點(diǎn)連接，在智能節點(diǎn)和上位機的控制下對水廠(chǎng)中的全部生產(chǎn)流程實(shí)施監控。