夾持式電磁流量計在遠程控制系統功能設計與效果分析
點(diǎn)擊次數：1688 發(fā)布時(shí)間：2021-01-01 13:31:09
【摘 要】 針對農村污水治理設施呈現點(diǎn)多、量大、面廣、位置偏遠等特點(diǎn)，運行維護管理難度大。為破解運行維護管理難題，系統將實(shí)現夾持式電磁流量計數據收集更全面，查詢(xún)更快捷，大大提高數據查詢(xún)、數據采集、問(wèn)題上報、問(wèn)題處置以及統計決策的效率。
１ 電氣硬件設計選型
根據農村污水處理的特點(diǎn)以及選用的工藝，用于污水處理的設備主要有污水提升泵，回流泵，曝氣風(fēng)機。鑒于原有的農村污水處理設施不能夠根據水質(zhì)水量自動(dòng)運行，我們的電氣設計中加入了相應的儀器儀表主要有電量表、設備電流采集器、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 與繁易智能遠控平臺相結合的多方位的控制方式，保證安全、高效、穩定運行，控制回路采用施耐德低壓元氣件。
2 數據采集與PLC程序編輯
農村污水處理遠程控制系統中的繁易云平臺主要通過(guò) Modbus 串行通訊協(xié)議采集儀表數據。與 PLC 通訊，Modbus 是一種串行通信協(xié)議，是 Modicon 公司（現在的施耐德電氣 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)界標準（De facto），并且現在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。我們設計使用 Modbus 通信協(xié)議的主要原因有 ：
①公開(kāi)發(fā)表并且無(wú)版權要求 ；②易于部署和維護 ；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(gè) ( 大約240個(gè) ) 設備連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行通信，我們農村污水處理中用到的電量表、設備電流采集器、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(shí)采集，并且將結果發(fā)送給計算機。在數據采集與監視控制系統（SCADA）中，Modbus 通常用來(lái)連接監控計算機和遠程終端控制系統（RTU）。LS 產(chǎn)電 PLC根據超聲波液位計的水位情況，自動(dòng)控制污水提升泵提升廢水，根據 ORP 和溶氧儀的數據自動(dòng)控制曝氣風(fēng)機的運行，自動(dòng)運行數據通過(guò)繁易智能遠控平臺實(shí)時(shí)傳輸。PLC 根據超聲波液位計的水位自動(dòng)控制水泵，解決了原有電氣控制中水泵人工啟動(dòng)，不能根據水量情況實(shí)時(shí)運行。根據 ORP 和溶氧儀數據控制風(fēng)機，解決了看管人員不了解水質(zhì)情況盲目24小時(shí)不間斷的讓風(fēng)機曝氣。
3 遠程控制系統功能開(kāi)發(fā)與畫(huà)面設計
（1）通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)擊“運營(yíng)中心”子菜單“運營(yíng)儀表盤(pán)”，顯示“設備總數”、“在線(xiàn)設備數”、“報警設備數”和“離線(xiàn)設備數”等相關(guān)數據。通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)擊“運營(yíng)中心”子菜單“地圖監控”，顯示所有設施“在線(xiàn) / 離線(xiàn)”情況，點(diǎn)擊后會(huì )顯示相關(guān)設備信息，可直接點(diǎn)擊進(jìn)入“監控詳情”。
（2）通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)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(diǎn)擊信息直接進(jìn)入相關(guān)界面。
（3）通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)擊“設備中心”子菜單“設備監控”，可根據設施所屬地區或所屬客戶(hù)或模板名稱(chēng)進(jìn)行索引，找對應設施，進(jìn)入“畫(huà)面監控”界面 ；“文字畫(huà)面”中指示燈的顏色和文字直觀(guān)反應系統和各設備的狀態(tài)。在“自動(dòng)”模式下設施按照設定程序自動(dòng)運行，切換至“云控”模式可以通過(guò)按鈕實(shí)現遠程啟停設備。“設備監控”還包括“當前報警”、 “歷史報警”、 “歷史數據”、 “視頻監控”、 “設備信息”和“設備工單”等模塊，通過(guò)大數據“云”把所有設施數據存儲并供**調取。“歷史數據”模塊中對“夾持式電磁流量計顯示的瞬時(shí)流量”、 “夾持式電磁流量計顯示的累積流量”、“電機電流”和“實(shí)時(shí)電量”數據進(jìn)行云存儲，可以列表或圖表方式讀取設定時(shí)間段內數據，并提供數據下載。
（4）通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)擊“服務(wù)中心”子菜單“工單管理”，能全面了解各設施報修、維保服務(wù)情況，通過(guò)“查看流程”實(shí)現服務(wù)過(guò)程可追溯性。
（5）根據存儲于云服務(wù)器中的數據，設計可供監管人員、運維人員可以監控，操作的網(wǎng)頁(yè)端平臺和手機 APP 客戶(hù)端。
4 遠程控制效果分析
①所有的污水設施站點(diǎn)在網(wǎng)頁(yè)或 APP 端顯示詳細的定位地址，設備運行狀態(tài)一目了然 ；②故障信息實(shí)時(shí)顯示，并以文本的形式實(shí)時(shí)推送，讓維護管理人員*一時(shí)間知道故障站點(diǎn)名稱(chēng)，故障原因，如何解決 ；③運維人員可以**在網(wǎng)頁(yè)端或手機 APP 端啟動(dòng)設備，并根據流量、設備的運行電流來(lái)判斷水泵是否堵塞，風(fēng)機是否反轉等 ；④夾持式電磁流量計工作過(guò)程中的實(shí)時(shí)流量，歷史流量，實(shí)時(shí)電流以及污水站的用電量等儀器儀表的數據可以生成表格，存儲在云服務(wù)器中，供監管人員和維護管理人員查閱 ；⑤站點(diǎn)的維修、設備的保養可以在平臺中生成維護記錄，方便對污水處理站運行情況的監督。
5 結束語(yǔ)
農村污水處理遠程控制系統，監管人員和維護管理人員可以通過(guò)電腦及手機客戶(hù)端實(shí)現對設備進(jìn)行統一的查詢(xún)、監管、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及運行效率，通過(guò)數據分析，對設備的運行時(shí)間、出現的故障類(lèi)型和次數進(jìn)行有效分析統計，進(jìn)一步提高設備養護管理水平，系統又針對性的解決了農村污水處理設施點(diǎn)多、量大、面廣、位置偏遠、無(wú)人值守、維護人員技術(shù)水平有限、電氣控制方式落后監管困難等突出問(wèn)題。
１ 電氣硬件設計選型
根據農村污水處理的特點(diǎn)以及選用的工藝，用于污水處理的設備主要有污水提升泵，回流泵，曝氣風(fēng)機。鑒于原有的農村污水處理設施不能夠根據水質(zhì)水量自動(dòng)運行，我們的電氣設計中加入了相應的儀器儀表主要有電量表、設備電流采集器、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 與繁易智能遠控平臺相結合的多方位的控制方式，保證安全、高效、穩定運行，控制回路采用施耐德低壓元氣件。
2 數據采集與PLC程序編輯
農村污水處理遠程控制系統中的繁易云平臺主要通過(guò) Modbus 串行通訊協(xié)議采集儀表數據。與 PLC 通訊，Modbus 是一種串行通信協(xié)議，是 Modicon 公司（現在的施耐德電氣 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)界標準（De facto），并且現在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。我們設計使用 Modbus 通信協(xié)議的主要原因有 ：
①公開(kāi)發(fā)表并且無(wú)版權要求 ；②易于部署和維護 ；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(gè) ( 大約240個(gè) ) 設備連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行通信，我們農村污水處理中用到的電量表、設備電流采集器、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(shí)采集，并且將結果發(fā)送給計算機。在數據采集與監視控制系統（SCADA）中，Modbus 通常用來(lái)連接監控計算機和遠程終端控制系統（RTU）。LS 產(chǎn)電 PLC根據超聲波液位計的水位情況，自動(dòng)控制污水提升泵提升廢水，根據 ORP 和溶氧儀的數據自動(dòng)控制曝氣風(fēng)機的運行，自動(dòng)運行數據通過(guò)繁易智能遠控平臺實(shí)時(shí)傳輸。PLC 根據超聲波液位計的水位自動(dòng)控制水泵，解決了原有電氣控制中水泵人工啟動(dòng)，不能根據水量情況實(shí)時(shí)運行。根據 ORP 和溶氧儀數據控制風(fēng)機，解決了看管人員不了解水質(zhì)情況盲目24小時(shí)不間斷的讓風(fēng)機曝氣。
3 遠程控制系統功能開(kāi)發(fā)與畫(huà)面設計
（1）通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)擊“運營(yíng)中心”子菜單“運營(yíng)儀表盤(pán)”，顯示“設備總數”、“在線(xiàn)設備數”、“報警設備數”和“離線(xiàn)設備數”等相關(guān)數據。通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)擊“運營(yíng)中心”子菜單“地圖監控”，顯示所有設施“在線(xiàn) / 離線(xiàn)”情況，點(diǎn)擊后會(huì )顯示相關(guān)設備信息，可直接點(diǎn)擊進(jìn)入“監控詳情”。
（2）通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)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(diǎn)擊信息直接進(jìn)入相關(guān)界面。
（3）通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)擊“設備中心”子菜單“設備監控”，可根據設施所屬地區或所屬客戶(hù)或模板名稱(chēng)進(jìn)行索引，找對應設施，進(jìn)入“畫(huà)面監控”界面 ；“文字畫(huà)面”中指示燈的顏色和文字直觀(guān)反應系統和各設備的狀態(tài)。在“自動(dòng)”模式下設施按照設定程序自動(dòng)運行，切換至“云控”模式可以通過(guò)按鈕實(shí)現遠程啟停設備。“設備監控”還包括“當前報警”、 “歷史報警”、 “歷史數據”、 “視頻監控”、 “設備信息”和“設備工單”等模塊，通過(guò)大數據“云”把所有設施數據存儲并供**調取。“歷史數據”模塊中對“夾持式電磁流量計顯示的瞬時(shí)流量”、 “夾持式電磁流量計顯示的累積流量”、“電機電流”和“實(shí)時(shí)電量”數據進(jìn)行云存儲，可以列表或圖表方式讀取設定時(shí)間段內數據，并提供數據下載。
（4）通過(guò)左側導航欄，點(diǎn)擊“服務(wù)中心”子菜單“工單管理”，能全面了解各設施報修、維保服務(wù)情況，通過(guò)“查看流程”實(shí)現服務(wù)過(guò)程可追溯性。
（5）根據存儲于云服務(wù)器中的數據，設計可供監管人員、運維人員可以監控，操作的網(wǎng)頁(yè)端平臺和手機 APP 客戶(hù)端。
4 遠程控制效果分析
①所有的污水設施站點(diǎn)在網(wǎng)頁(yè)或 APP 端顯示詳細的定位地址，設備運行狀態(tài)一目了然 ；②故障信息實(shí)時(shí)顯示，并以文本的形式實(shí)時(shí)推送，讓維護管理人員*一時(shí)間知道故障站點(diǎn)名稱(chēng)，故障原因，如何解決 ；③運維人員可以**在網(wǎng)頁(yè)端或手機 APP 端啟動(dòng)設備，并根據流量、設備的運行電流來(lái)判斷水泵是否堵塞，風(fēng)機是否反轉等 ；④夾持式電磁流量計工作過(guò)程中的實(shí)時(shí)流量，歷史流量，實(shí)時(shí)電流以及污水站的用電量等儀器儀表的數據可以生成表格，存儲在云服務(wù)器中，供監管人員和維護管理人員查閱 ；⑤站點(diǎn)的維修、設備的保養可以在平臺中生成維護記錄，方便對污水處理站運行情況的監督。
5 結束語(yǔ)
農村污水處理遠程控制系統，監管人員和維護管理人員可以通過(guò)電腦及手機客戶(hù)端實(shí)現對設備進(jìn)行統一的查詢(xún)、監管、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及運行效率，通過(guò)數據分析，對設備的運行時(shí)間、出現的故障類(lèi)型和次數進(jìn)行有效分析統計，進(jìn)一步提高設備養護管理水平，系統又針對性的解決了農村污水處理設施點(diǎn)多、量大、面廣、位置偏遠、無(wú)人值守、維護人員技術(shù)水平有限、電氣控制方式落后監管困難等突出問(wèn)題。