加州海濱城市Carlsbad位于圣地亞哥北面，以美麗的海灘、高消費的家庭及特有的購物中心而聞名。技術(shù)專家Tom Pagakis監(jiān)督SCADA系統(tǒng)，用于監(jiān)測、控制城市所有水和回收水。系統(tǒng)的關(guān)鍵組件是由OPTO 22生產(chǎn)制造的SNAP系列控制器。
“我們開始試驗性地使用OPTO產(chǎn)品，”Pagakis解釋道。“在這之前，我們使用過時的技術(shù)如遙感及后來的混合I/O模塊和來自Grayhill等廠商系統(tǒng)，必須安裝特殊的驅(qū)動以保證所有通訊正常，這樣系統(tǒng)不僅變得非常復(fù)雜且操作性變差。”
SNAP系統(tǒng)—通過無線電、串口及以太連接相互通訊并反饋給控制中心，應(yīng)用于整個城市水務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)測、控制和數(shù)據(jù)采集。Pagakis管理所有水輸配、監(jiān)測一個獨立的水處理廠并控制氨及氯氣的化學(xué)品用量?？傊?，系統(tǒng)包含了超過1000個I/O點，分布在城市的指揮和控制中心及眾多遠程現(xiàn)場。
運輸和配送
水從圣地亞哥水務(wù)局購買，通過管道運輸至Carlsbad，再配送到工廠、居民家中。飲用水的配送幾乎無需泵送，水由重力從一個巨大的水箱（約9百萬加侖）中流出，該水箱坐落在高于海拔700英尺處。
SCADA系統(tǒng)經(jīng)配置能控制各類設(shè)備和監(jiān)測水處理的整個過程。尤其是模擬量和數(shù)字量輸入、輸出模塊的連接到：
液位傳感器用于追蹤水庫及水箱液位
管道中壓力傳感器用于測量每平方英寸上的壓力，并保證水的有效輸送
流量計記錄每分鐘配送量
不同程度開啟或閉合持壓閥、泄壓閥等閥門來調(diào)節(jié)水的流量
“現(xiàn)在，SCADA系統(tǒng)涵蓋了3個大保留水庫、14座水庫及20座用于監(jiān)測長度超過500英里配送管線的減壓站。”Pagakis說道。
值得注意的是，所有這些監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能不是由一個（甚至多個）中心控制器完成的，而是由3個分布在各泵站及設(shè)施內(nèi)各點的本地I/O處理器（或叫做“智能處理器”）來執(zhí)行。這些處理器和安裝在同一機架上的I/O通訊，功能類似高端PLC。比如，智能處理器從模擬輸入模塊中讀取閥門信息并通過比例運算將電壓轉(zhuǎn)化為百分比。（一般對一個4~20mA的模擬輸入模塊，12伏特相對應(yīng)的讀數(shù)是50%）比例運算和工程單位轉(zhuǎn)換都在I/O層實現(xiàn)，這樣既緩解了主控制器的處理壓力，也方便Pagakis和同事們?yōu)g覽和理解測量單位（比如，百分比反比于電壓）。
為了防止發(fā)生主控制器操作中斷，這里的分布式智能也提供了一定的安全保障。智能處理器能接受指令繼續(xù)記錄、執(zhí)行運算等，操作者仍可以通過控制中心的HMI瀏覽數(shù)據(jù)。
Wonderware HMI
Pagakis的HMI采用Wonderware InTouch系統(tǒng)，它靈活地集成了OPTO 22的硬件并使得Pagakis及其他控制中心人員可以查看相關(guān)的壓力、流速、液位、設(shè)備狀態(tài)等操作變化和情況。Pagakis也使用Wonderware系統(tǒng)來生成塊狀圖、折線圖（說明液位、泵狀態(tài)及閥門位置）和歷史趨勢等。例如，對每一個儲槽生成一個24小時的趨勢圖，列出每天、每周、每月泵水體積。
基于一系列的I/O點，HMI配置了報警功能，并劃分成“正常”或“安全”等操作狀態(tài)，若I/O讀數(shù)偏離了參數(shù)范圍，控制中心會接收到一個可視警報。報警裝置同時被集成在一個呼叫系統(tǒng)內(nèi)，待命的操作員一收到手機信息，就可以適時處理。比如，控制中心監(jiān)測下游和上游的水務(wù)配送，接收強制變化引起的報警，如消防栓的使用或損壞—這是件常事，例如最近圣地亞哥就發(fā)生的大面積火災(zāi)。
基于OPTO 22的SCADA系統(tǒng)也能在閥門故障或變頻驅(qū)動失效時生成一個報警。“我們使用變頻器在大負載下來驅(qū)動泵電機，易遭受突高電壓和非正常波形。”Pagakis說道，“我們將變頻器與模擬輸入連接起來，這樣就可以持續(xù)觀察其頻率和電機的轉(zhuǎn)數(shù)，只要一出現(xiàn)問題，我們馬上可以知道。
Pagakis解釋道，如此嚴格的監(jiān)控和報警源于城市協(xié)商合同中限定了獲取的水量、獲取時間、泵水的速度等。市政對每天回收水的季節(jié)性量有明確的規(guī)定。于是，當(dāng)規(guī)定量一到，OPTO 22控制程序立刻要求關(guān)閉泵。此外，由于本地電力公司（San Diego Gas & Electric）的強制頻率，泵水的最佳時間在深夜，故盡管系統(tǒng)被設(shè)定為監(jiān)控水位，低于一定液位后自動開泵，我們還是寫入了一個延遲指令以保證泵水時間在晚10：15以后至凌晨5：50。
廢水回收
廢水回收是將家庭及工業(yè)廢水引入廢水處理廠，經(jīng)生物和化學(xué)處理再利用。
“附近6個城市的所有污水都進入一個獨立操作的處理廠，我們從控制中心來監(jiān)控它。”Pagakis說道。使用SCADA系統(tǒng)，Pagakis能監(jiān)測處理廠的操作—尤其是升降臺中的濕井液位。通過液位傳感器，系統(tǒng)也監(jiān)控回收水儲槽液位并追蹤凈化后水的輸出量及可用量。控制程序設(shè)定為當(dāng)水量減少至一定程度，SCADA系統(tǒng)控制器發(fā)送模擬及數(shù)字輸出信號，不同程度地開啟閥門并啟動泵從而將回收水和其他水引入，再分配。
Pagakis說道，系統(tǒng)經(jīng)過仔細地配置，利用泵壓混合來自不同源的水，這樣就能將湖里的水、儲槽里的水一并流通，避免水過長時間停留在一個地方，無法得到更新。
不斷創(chuàng)新
OPTO 22系統(tǒng)現(xiàn)在能接收來自各式各樣紅外設(shè)備、運動探測器及裝在門框上的簧片開關(guān)的輸入信號；這些設(shè)備都是用來保證所有升降梯、升壓泵站或其他設(shè)施的正常進門。Pagakis計劃對門禁系統(tǒng)增加視頻監(jiān)控，并對一個擬建脫鹽流程進行深度跟蹤，預(yù)計每天能額外提供約5000加侖的飲用水。
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選擇OPTO 22公司
SNAP PAC系統(tǒng)的
六大理由
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1 簡單易操作
SNAP PAC系統(tǒng)由四個部分統(tǒng)一整合而成：軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統(tǒng)建立、調(diào)試程序，以及故障維護都更簡便，大大減少了系統(tǒng)開發(fā)及投入運行的時間。
2 更低的長期成本
SNAP PAC系統(tǒng)的成本低于許多PLC系統(tǒng)，并且由于軟件是免費的，您不需要投入高昂的費用，便可投入使用該系統(tǒng)。我們?yōu)槟峁┟赓M的培訓(xùn)以及技術(shù)支持，因此對于設(shè)備的整個使用期來測試，系統(tǒng)成本會大幅降低。
3 適用于多類自動應(yīng)用的SNAP PAC系統(tǒng)
SNAP PAC系統(tǒng)功能強大。一套系統(tǒng)，便可用于多個自動化項目中，幫助您完成過程控制、離散自動化、能耗管理、數(shù)據(jù)采集，甚至遠程集中監(jiān)控。
分布式智能，幫助您隨時隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無線控制器及I/O，您就可根據(jù)實際所需，將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到無線網(wǎng)絡(luò)，或者立即實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)的通訊。
靈活的硬件讓您無需浪費更多的投資，節(jié)省了金錢及時間。
4 高級編程工具
SNAP PAC系統(tǒng)的編程方式采用直觀的流程圖，也可運用更高級的腳本語言，或者結(jié)合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令，用于標準的過程控制以及離散自動化的功能塊、浮點型數(shù)字、串行處理、排列、子程序、指針變量等，其他的高級工具用于復(fù)雜的應(yīng)用。
5 連接到第三方軟件及設(shè)備
SNAP PAC控制器及智能處理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP?？珊喴椎貙?shù)據(jù)導(dǎo)入到SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并直接從硬件發(fā)送郵件。該系統(tǒng)也可以簡單地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的設(shè)備、儀器，進行通訊。
6 業(yè)界最好的I/O
憑借著業(yè)內(nèi)最佳的保障：多數(shù)SNAP I/O模塊終身保用。每個模塊出廠前都經(jīng)過獨立測試，而不是抽樣測試。SNAP PAC系統(tǒng)可以配置從幾個I/O點到數(shù)千個I/O點。您可按需，根據(jù)信號類型，選擇高可靠性的模擬量、數(shù)字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測器、RS-232、RS-485、Profibus、運動控制、應(yīng)變測試等等，都可與SNAP PAC系統(tǒng)一同連接。
關(guān)于SNAP PAC系統(tǒng)
SNAP PAC系統(tǒng)是Opto 22公司出品，軟硬件集成的系統(tǒng)，用于工業(yè)控制、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用。簡化了對自動化系統(tǒng)了解、選擇和采購的復(fù)雜過程，SNAP PAC系統(tǒng)由以下四部分組成：
PAC Project 軟件套件－－－－簡單易用的基于流程圖的編程方式、HMI（人機界面）、可選的OPC客戶端以及數(shù)據(jù)庫連接軟件。
SNAP PAC控制器－－－－獨立式和基于機架式的工業(yè)控制器；有線/無線模塊可選。
SNAP PAC智能處理器－－－－智能I/O處理器，用于分布式控制。也可選擇有線/無線模塊。
SNAP I/O－－－－模擬量、數(shù)字量、串口量、特殊功能I/O模塊，可與現(xiàn)場設(shè)備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標準的以及有線/無線智能處理器一同工作。
這四個簡單，又具有很大靈活性的系統(tǒng)組成部件，可處理任何情況，從最基本的設(shè)備監(jiān)控到完整的工廠自動化。
通訊網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議
SNAP PAC系統(tǒng)自帶Ethernet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此您無需擔(dān)心成本，以及額外添加網(wǎng)絡(luò)通訊卡的麻煩。系統(tǒng)中的分布式I/O可運行在以太網(wǎng)或串行網(wǎng)絡(luò)，也可同時運行于兩個網(wǎng)絡(luò)。另外，您可以與大量的串行設(shè)備通訊，例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。
由于SNAP PAC系統(tǒng)運行于標準的Ethernet網(wǎng)絡(luò)，可直接與計算機、基于Ethernet的設(shè)備相互通訊，使用標準的協(xié)議包括TCP/IP、UDP/IP、郵件傳輸協(xié)議SMTP、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統(tǒng)的EtherNet/IP等。
關(guān)于OPTO 22
Opto 22公司研發(fā)并制造應(yīng)用于工業(yè)自動化、能耗管理、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的軟硬件設(shè)備。Opto 22的產(chǎn)品是標準化的，用于商業(yè)網(wǎng)絡(luò)及計算機技術(shù)中，以簡單易用、創(chuàng)新、高品質(zhì)、高可靠性而聞名世界。Opto 22的輸入/輸出以及控制系統(tǒng)，允許客戶從所有的設(shè)備、電子儀器儀表監(jiān)測、控制、采集數(shù)據(jù)，這些都是項目運行的關(guān)鍵。Opto 22產(chǎn)品適用于自動化終端用戶、OEM，信息技術(shù)及操作人員已經(jīng)為全球10,000套設(shè)備安裝了該產(chǎn)品。公司始建與1974年，總部位于美國加州的Temecula。Opto 22的產(chǎn)品通過全球網(wǎng)絡(luò)的分銷商及系統(tǒng)集成商出售。預(yù)知更多信息，請聯(lián)系Opto 22上海代表處，電話：021-58358249，郵箱：optochina@opto22.com。網(wǎng)址：www.opto22.com.cn。
