背景

   這幾年以來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保方面的重視，各地紛紛建立了自己的污水處理站。如何才能保護(hù)水資源讓其循環(huán)利用達(dá)到節(jié)能減排，是目前急需解決的，正是污水處理項(xiàng)目對(duì)水資源的改善以及人民生活水平的提高有著重大的意義。

   污水處理是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要經(jīng)過(guò)多個(gè)步驟和使用各種設(shè)備來(lái)處理污水，以保證其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)過(guò)程中需要對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，以確保其正常運(yùn)行，同時(shí)保護(hù)工人免受污染物、病原體或有害化學(xué)物質(zhì)的傷害。

   然而，傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)通常采用專用的硬件、軟件和通信協(xié)議，這些系統(tǒng)之間難以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，這給污水處理過(guò)程的自動(dòng)化監(jiān)控和管理帶來(lái)了困難。因此，隨著工業(yè)數(shù)字化發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化逐漸聯(lián)系越來(lái)越緊密，人們開(kāi)始將這些技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通和智能化管理。

   鋇錸一直是國(guó)內(nèi)外污水處理項(xiàng)目中數(shù)控產(chǎn)品的重要供應(yīng)商，由于客戶站點(diǎn)中的設(shè)備數(shù)量和種類眾多，支持的通訊協(xié)議也各不相同，為了采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，鋇錸最新研發(fā)的產(chǎn)品采用“多轉(zhuǎn)一”或“多轉(zhuǎn)多”的方式，支持OPC UA、MQTT、MODBUS等協(xié)議，這有助于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)字化，智能化，而且降低物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的工程和維護(hù)成本，并增強(qiáng)從現(xiàn)場(chǎng)到云端的數(shù)據(jù)安全性。

什么是OPC UA？

   OPC是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，基于微軟的OLE、COM和DCOM技術(shù)，旨在消除自動(dòng)化軟件和硬件平臺(tái)之間的互操作障礙。然而，OPC依賴于Windows系統(tǒng)，存在跨平臺(tái)使用限制，需要復(fù)雜的DCOM配置，且通訊穩(wěn)定性、安全性和遠(yuǎn)距離通訊能力有待提高。為了解決這些問(wèn)題，OPC基金會(huì)開(kāi)發(fā)了新一代OPC技術(shù)——OPC UA，實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)和不同協(xié)議設(shè)備之間的相互通信。因此，為了方便區(qū)分，上一代OPC技術(shù)稱為OPC Classic，新一代的稱為OPC UA。

   OPC UA基于OPC基金會(huì)提供的新一代技術(shù)，提供安全，可靠和獨(dú)立于廠商的，實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)和預(yù)處理的信息從制造層級(jí)到生產(chǎn)計(jì)劃或ERP層級(jí)的傳輸。通過(guò)OPC UA，所有需要的信息在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)對(duì)每個(gè)授權(quán)的應(yīng)用，每個(gè)授權(quán)的人員都可用。這種功能獨(dú)立于制造廠商的原始應(yīng)用，編程語(yǔ)言和操作系統(tǒng)。OPC UA采用互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)使用的安全技術(shù)，滿足了完整性、機(jī)密性、可用性等三大安全需求。實(shí)現(xiàn)了使用數(shù)字簽名的數(shù)據(jù)確認(rèn)和嚴(yán)密的消息加密，使FA與IT安全互連。

需求

   在污水處理廠實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行的系統(tǒng)必須面臨環(huán)境挑戰(zhàn)，因?yàn)槲鬯幚韽S的許多處理單元位于廣闊的室外，這給部署數(shù)據(jù)采集和傳輸帶來(lái)了困難。所以，不僅需要無(wú)線遠(yuǎn)程控制功能，同時(shí)還應(yīng)具有信號(hào)強(qiáng)、覆蓋廣的特點(diǎn)，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。最關(guān)鍵的端到云部分，該公司希望用最少的硬件來(lái)收集和上傳水泵站數(shù)據(jù)配置。同時(shí)，控制單元和其他設(shè)備可能使用不同的通信協(xié)議，需要統(tǒng)一，以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)共享。

還有，由于系統(tǒng)柜內(nèi)的空間有限，產(chǎn)品必須緊湊且易于安裝，并在泵站的惡劣環(huán)境中提供必要的設(shè)備保護(hù)。

   為了這個(gè)難題，鋇錸為污水處理站提供一個(gè)污水處理站控制系統(tǒng)解決方案，中央控制室的工控設(shè)備為工控機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)站分散部署大量PLC和支持OPC UA的分布式I/O模塊。

系統(tǒng)組成

鋇錸支持OPC UA的分布式I/O模塊BL206pro

PLC

鋇錸邊緣計(jì)算工控機(jī)BL304

   總體框架由工控機(jī)與PLC來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的控制。PLC的可靠性與穩(wěn)定性都是十分高的，而且它的抗干擾能力比較強(qiáng)，能很好地滿足現(xiàn)場(chǎng)控制的需求，只是缺少一個(gè)數(shù)據(jù)分析處理的大腦；如果是工控機(jī)來(lái)控制，雖然有了方便性與靈活性，但是又沒(méi)有了PLC的優(yōu)點(diǎn)。將兩者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，可以做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

   這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是上、下位機(jī)主從式的，各部分的功能分別是：

   下位機(jī)：主控PLC，它與分布式I/O模塊連接，I/O模塊通過(guò)I/O口來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)污水處理設(shè)備的數(shù)據(jù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警、狀態(tài)判定與分站控制的功能。也就是說(shuō)采用BL206Pro做PLC的擴(kuò)展I/O模塊，具有很好的通用性集成到各自的遠(yuǎn)程站點(diǎn)。

   上位機(jī)：采用工控機(jī)，與PLC完美協(xié)同，將各個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)的數(shù)據(jù)（包括流量、水質(zhì)、溶解氧、液位等）顯示在平臺(tái)上面，可滿足實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并且遠(yuǎn)程點(diǎn)控設(shè)備，方便現(xiàn)場(chǎng)人員整體操控；功能包括狀態(tài)顯示、故障記錄、時(shí)間日期、負(fù)荷記錄、系統(tǒng)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、模式選擇、報(bào)表統(tǒng)計(jì)以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示等。此外，上位機(jī)連接著HMI、打印機(jī)等輸入輸出設(shè)備，有十分友好直觀的操作界面。

   下圖是我們一個(gè)用戶的實(shí)際應(yīng)用案例系統(tǒng)框架圖

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

   實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

   工作人員實(shí)時(shí)在線了解污水處理站現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、儀器儀表檢測(cè)數(shù)據(jù)等重要參數(shù)，然后根據(jù)屏幕上顯示的異常情況做出應(yīng)對(duì)調(diào)整.

   設(shè)備控制

   通過(guò)實(shí)時(shí)控制可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，泵機(jī)打開(kāi)等操作，即使用戶不在現(xiàn)場(chǎng)也可以遠(yuǎn)程操控設(shè)備。

   報(bào)警監(jiān)測(cè)

   如果設(shè)備出現(xiàn)故障，工控機(jī)會(huì)按照事先制定的預(yù)案啟動(dòng)故障報(bào)警功能并對(duì)故障進(jìn)行初次處理，主要采用顯示報(bào)警聲音、畫(huà)面方式提示污水處理站工作人員對(duì)故障進(jìn)行處理。用戶可以提前設(shè)備好設(shè)備報(bào)警和關(guān)閉的條件，達(dá)到設(shè)定的限度時(shí)，就會(huì)通過(guò)短信、APP、微信等方式通知用戶及時(shí)進(jìn)行處理。報(bào)警&事件顯示，包括液位限制警告、添加劑警告、電機(jī)故障、溫度報(bào)警、通訊故障等。

   數(shù)據(jù)分析

   工控機(jī)支持各個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)歷史和報(bào)警歷史和報(bào)警記錄的儲(chǔ)存，用戶可以自己搜索某一時(shí)間段的異常，查看原因。

   視頻監(jiān)控功能

   工控機(jī)支持視頻監(jiān)控功能，支持?？低暤葦z像頭接入，并在手機(jī)端、電腦端隨時(shí)隨地查看現(xiàn)場(chǎng)情況。

   定制化服務(wù)

   如果現(xiàn)有功能無(wú)法滿足你的需求，鋇錸技術(shù)可以針對(duì)用戶的需求提供定制化服務(wù)。

系統(tǒng)的效益

           ①可以使得不同地方的資源得到充分的利用，減少出差的次數(shù)。異地的專家可以直接通過(guò)云平臺(tái)獲得監(jiān)控的數(shù)據(jù)，分析處理，進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試。

           ②遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，獲得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，可以為后續(xù)的維修提供數(shù)據(jù)保障。

           ③管理人員使用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，不用自己到惡劣的環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，可以遠(yuǎn)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備調(diào)控，修復(fù)故障。

總結(jié)

   鋇錸污水處理站產(chǎn)品不僅對(duì)于設(shè)備及運(yùn)行數(shù)據(jù)可以精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)采集，同時(shí)支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳保證穩(wěn)定、高效通訊，通過(guò)遠(yuǎn)程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可對(duì)處理站海量數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與分析，并通過(guò)工控機(jī)在線查看站點(diǎn)監(jiān)控動(dòng)態(tài)畫(huà)面，及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)&實(shí)時(shí)調(diào)度管理，真正展示了如何借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)分散的孤島式處理站信息并將其上傳云端，通過(guò)預(yù)防性保養(yǎng)和維護(hù)，做到防患于未然，省時(shí)、省力降本增效。

   鋇錸技術(shù)可根據(jù)用戶需求，制定核心元器件品牌。如果大家還對(duì)鋇錸產(chǎn)品有什么問(wèn)題，或者配備的產(chǎn)品有什么問(wèn)題可以撥打，我們將8小時(shí)內(nèi)給您提供解決方案。

   鋇錸技術(shù)提供各種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案。支持私有化定制部署。研發(fā)多種物聯(lián)網(wǎng)硬件產(chǎn)品，用戶可自行選擇硬件接入，擁有更多自主權(quán)。

本期產(chǎn)品介紹

鋇錸工控機(jī)

強(qiáng)烈推薦——BL304

       ? 最高可提供4路RS485/RS232，1路CAN口，2路網(wǎng)口，2路DI口，2路PWM口輸出以及2路USB 接口，1路電源輸入接口、1路HDMI視頻顯示接口。

       ? 支持多種工業(yè)通信協(xié)議Modbus、MQTT、OPC UA、Profinet、EtherCAT、Ethernet/IP、BACnet/IP等； 

       ? 可運(yùn)行Linux、Ubuntu、Debian、Android等OS，兼容Node-Red、QT、Python、C++等應(yīng)用程序，支持MySQL、InfluxDB、SQLite等數(shù)據(jù)庫(kù)。

       ?小巧的尺寸，DIN35導(dǎo)軌安裝，讓嵌入式ARM控制器BL304具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

       ? 可支持4G/有線/無(wú)線上網(wǎng)功能；

       ? 支持芯片過(guò)熱保護(hù)，過(guò)熱自動(dòng)降頻或重啟；

鋇錸分布式I/O模塊

強(qiáng)烈推薦——BL200

        ? 最大可接入32個(gè) I/O 模塊；

        ? 支持多種工業(yè)通信協(xié)議Modbus、MQTT、OPC UA、Profinet、EtherCAT、Ethernet/IP、BACnet/IP等； 

        ? 支持接入阿里云、華為云、AWS云、Thingsboard、Ignition等；

        ? 內(nèi)置可編程邏輯控制、邊緣計(jì)算；

        ? 現(xiàn)場(chǎng)側(cè)和系統(tǒng)側(cè)以及總線側(cè)三者彼此電氣隔離；

        ? 支持2 x RJ45接口，集成交換機(jī)功能，可以建立線路拓?fù)?，?jié)約交換機(jī)或集線器；

    插拔式設(shè)計(jì)，讓接線變得更容易，并可方便地插接。分散式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更符合人機(jī)工程學(xué)，使其操作更容易。該系統(tǒng)的所有部件都是機(jī)械穩(wěn)定的，適用于比較惡劣的工業(yè)環(huán)境，并具有IP20防護(hù)等級(jí)，用于可靠的電氣連接。

   通過(guò)以太網(wǎng)連接的菊花鏈拓?fù)洌员阌诎惭b減少對(duì)額外交換機(jī)的需求。無(wú)需協(xié)議網(wǎng)關(guān)，從而最大限度地降低部署和維護(hù)成本。還具有無(wú)與倫比的數(shù)據(jù)安全性，包括 OPC UA 標(biāo)準(zhǔn)提供的加密和證書(shū)登錄。