背景

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

   污水處理是一個復雜的過程，需要經(jīng)過多個步驟和使用各種設備來處理污水，以保證其達到排放標準。這個過程中需要對各種設備進行監(jiān)控和管理，以確保其正常運行，同時保護工人免受污染物、病原體或有害化學物質的傷害。

   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)之間難以實現(xiàn)互聯(lián)互通，這給污水處理過程的自動化監(jiān)控和管理帶來了困難。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)系越來越緊密，人們開始將這些技術應用到工業(yè)控制領域，以實現(xiàn)設備的互聯(lián)互通和智能化管理。

   鋇錸一直是國內(nèi)外污水處理項目中數(shù)控產(chǎn)品的重要供應商，由于客戶站點中的設備數(shù)量和種類眾多，支持的通訊協(xié)議也各不相同，為了采集設備的數(shù)據(jù)，鋇錸最新研發(fā)的產(chǎn)品采用“多轉一”或“多轉多”的方式，支持OPC UA、MQTT、MODBUS等協(xié)議，這有助于實現(xiàn)項目數(shù)字化，智能化，而且降低物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設的工程和維護成本，并增強從現(xiàn)場到云端的數(shù)據(jù)安全性。

什么是OPC UA？

   OPC是工業(yè)自動化領域的開放標準，基于微軟的OLE、COM和DCOM技術，旨在消除自動化軟件和硬件平臺之間的互操作障礙。然而，OPC依賴于Windows系統(tǒng)，存在跨平臺使用限制，需要復雜的DCOM配置，且通訊穩(wěn)定性、安全性和遠距離通訊能力有待提高。為了解決這些問題，OPC基金會開發(fā)了新一代OPC技術——OPC UA，實現(xiàn)了不同系統(tǒng)和不同協(xié)議設備之間的相互通信。因此，為了方便區(qū)分，上一代OPC技術稱為OPC Classic，新一代的稱為OPC UA。

   OPC UA基于OPC基金會提供的新一代技術，提供安全，可靠和獨立于廠商的，實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)和預處理的信息從制造層級到生產(chǎn)計劃或ERP層級的傳輸。通過OPC UA，所有需要的信息在任何時間，任何地點對每個授權的應用，每個授權的人員都可用。這種功能獨立于制造廠商的原始應用，編程語言和操作系統(tǒng)。OPC UA采用互聯(lián)網(wǎng)標準使用的安全技術，滿足了完整性、機密性、可用性等三大安全需求。實現(xiàn)了使用數(shù)字簽名的數(shù)據(jù)確認和嚴密的消息加密，使FA與IT安全互連。

需求

   在污水處理廠實施遠程監(jiān)控環(huán)境和設備運行的系統(tǒng)必須面臨環(huán)境挑戰(zhàn)，因為污水處理廠的許多處理單元位于廣闊的室外，這給部署數(shù)據(jù)采集和傳輸帶來了困難。所以，不僅需要無線遠程控制功能，同時還應具有信號強、覆蓋廣的特點，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｗ铌P鍵的端到云部分，該公司希望用最少的硬件來收集和上傳水泵站數(shù)據(jù)配置。同時，控制單元和其他設備可能使用不同的通信協(xié)議，需要統(tǒng)一，以簡化數(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)境中提供必要的設備保護。

   為了這個難題，鋇錸為污水處理站提供一個污水處理站控制系統(tǒng)解決方案，中央控制室的工控設備為工控機，現(xiàn)場站分散部署大量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

鋇錸邊緣計算工控機BL304

   總體框架由工控機與PLC來對系統(tǒng)進行自動化的控制。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，能很好地滿足現(xiàn)場控制的需求，只是缺少一個數(shù)據(jù)分析處理的大腦；如果是工控機來控制，雖然有了方便性與靈活性，但是又沒有了PLC的優(yōu)點。將兩者有機結合起來，可以做到優(yōu)勢互補。

   這個系統(tǒng)的結構是上、下位機主從式的，各部分的功能分別是：

   下位機：主控PLC，它與分布式I/O模塊連接，I/O模塊通過I/O口來采集現(xiàn)場污水處理設備的數(shù)據(jù)，來實現(xiàn)本地報警、狀態(tài)判定與分站控制的功能。也就是說采用BL206Pro做PLC的擴展I/O模塊，具有很好的通用性集成到各自的遠程站點。

   上位機：采用工控機，與PLC完美協(xié)同，將各個遠程站點的數(shù)據(jù)（包括流量、水質、溶解氧、液位等）顯示在平臺上面，可滿足實時顯示現(xiàn)場設備運行狀態(tài)并且遠程點控設備，方便現(xiàn)場人員整體操控；功能包括狀態(tài)顯示、故障記錄、時間日期、負荷記錄、系統(tǒng)設置、參數(shù)設置、模式選擇、報表統(tǒng)計以及實時數(shù)據(jù)顯示等。此外，上位機連接著HMI、打印機等輸入輸出設備，有十分友好直觀的操作界面。

   下圖是我們一個用戶的實際應用案例系統(tǒng)框架圖

系統(tǒng)優(yōu)勢

   實時監(jiān)測

   工作人員實時在線了解污水處理站現(xiàn)場的設備運行狀態(tài)、儀器儀表檢測數(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對調(diào)整.

   設備控制

   通過實時控制可以實現(xiàn)水質監(jiān)測，泵機打開等操作，即使用戶不在現(xiàn)場也可以遠程操控設備。

   報警監(jiān)測

   如果設備出現(xiàn)故障，工控機會按照事先制定的預案啟動故障報警功能并對故障進行初次處理，主要采用顯示報警聲音、畫面方式提示污水處理站工作人員對故障進行處理。用戶可以提前設備好設備報警和關閉的條件，達到設定的限度時，就會通過短信、APP、微信等方式通知用戶及時進行處理。報警&事件顯示，包括液位限制警告、添加劑警告、電機故障、溫度報警、通訊故障等。

   數(shù)據(jù)分析

   工控機支持各個監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)歷史和報警歷史和報警記錄的儲存，用戶可以自己搜索某一時間段的異常，查看原因。

   視頻監(jiān)控功能

   工控機支持視頻監(jiān)控功能，支持海康威視等攝像頭接入，并在手機端、電腦端隨時隨地查看現(xiàn)場情況。

   定制化服務

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

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云平臺獲得監(jiān)控的數(shù)據(jù)，分析處理，進行遠程調(diào)試。

           ②遠程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集，獲得現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，可以為后續(xù)的維修提供數(shù)據(jù)保障。

           ③管理人員使用遠程監(jiān)控系統(tǒng)，不用自己到惡劣的環(huán)境現(xiàn)場進行監(jiān)控，可以遠程對數(shù)據(jù)進行設備調(diào)控，修復故障。

總結

   鋇錸污水處理站產(chǎn)品不僅對于設備及運行數(shù)據(jù)可以精準、實時采集，同時支持斷點續(xù)傳保證穩(wěn)定、高效通訊，通過遠程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測，可對處理站海量數(shù)據(jù)進行遠程監(jiān)測與分析，并通過工控機在線查看站點監(jiān)控動態(tài)畫面，及時掌握現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)&實時調(diào)度管理，真正展示了如何借助物聯(lián)網(wǎng)技術監(jiān)測分散的孤島式處理站信息并將其上傳云端，通過預防性保養(yǎng)和維護，做到防患于未然，省時、省力降本增效。

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

   鋇錸技術提供各種工業(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。

本期產(chǎn)品介紹

鋇錸工控機

強烈推薦——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； 

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

       ?小巧的尺寸，DIN35導軌安裝，讓嵌入式ARM控制器BL304具有廣泛的應用場景。

       ? 可支持4G/有線/無線上網(wǎng)功能；

       ? 支持芯片過熱保護，過熱自動降頻或重啟；

鋇錸分布式I/O模塊

強烈推薦——BL200

        ? 最大可接入32個 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、邊緣計算；

        ? 現(xiàn)場側和系統(tǒng)側以及總線側三者彼此電氣隔離；

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

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

   通過以太網(wǎng)連接的菊花鏈拓撲，以便于安裝減少對額外交換機的需求。無需協(xié)議網(wǎng)關，從而最大限度地降低部署和維護成本。還具有無與倫比的數(shù)據(jù)安全性，包括 OPC UA 標準提供的加密和證書登錄。