ABB AC500 PLC和FameView在監(jiān)測(cè)行業(yè)的應(yīng)用
2008/4/3 13:14:59
（提供： ABB（中國(guó)）有限公司低壓產(chǎn)品部 ）
治理大氣污染，必須有準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測(cè)儀器和系統(tǒng)來(lái)保證。煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS在國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的滿足廣大用戶需求。在一些大型的重點(diǎn)項(xiàng)目和企業(yè)中應(yīng)用CEMS，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器、ABB PLC和杰控FameView軟件，完善煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)高技術(shù)在監(jiān)測(cè)儀器中的應(yīng)用，具有很重要的意義。
CEMS中有很多種監(jiān)測(cè)方法：比如煙氣SO2自動(dòng)分析儀的原理有電導(dǎo)法、非分散紅外吸收法（動(dòng)態(tài)范圍較窄）、紫外吸收法、紫外熒光法、火焰光度法和定電位電解法。采用方式主要有：（1）直接抽氣采樣法（2）稀釋抽氣采樣法（包括煙道內(nèi)稀釋和煙道外稀釋，占85.5%，主要為歐美產(chǎn)品）；（3）在線直接測(cè)量法；（4）定電位電解法。
CEMS環(huán)保行業(yè)有兩個(gè)典型的特點(diǎn)：
一是典型的SCADA應(yīng)用，二是數(shù)據(jù)及報(bào)表處理比較復(fù)雜。
ABB AC500 PLC 和FameView在這兩方面做的最為出色：
ABB PLC集成有MODBUS 主、從協(xié)議，通訊靈活;
可配置的開關(guān)量、模擬量模塊，集成簡(jiǎn)單;
AC500的模塊和端子分離，預(yù)接線方便;
FameView強(qiáng)大而簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)連接功能,存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)到各種數(shù)據(jù)庫(kù)中;
根據(jù)需求能提供各種打印報(bào)表;
能通過(guò)寬帶/ADSL/GPRS/CDMA/電話撥號(hào)向中心站提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù);
提供中心站軟件，能接收和管理100個(gè)分站的數(shù)據(jù);
FameView近三年已成功應(yīng)用到900多套CEMS子站和多個(gè)中心站。
AC500 PLC的部分開關(guān)量通道可以通過(guò)軟件設(shè)為輸入或輸出，這大大的方便了用戶的使用和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的變化。而模擬量模塊上的每個(gè)通道都可以根據(jù)用戶的需求接入：電流，電壓和熱電阻信號(hào)，可以在同一個(gè)模塊上接入各種不同的分析信號(hào)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。
近年來(lái)，由于CEMS系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，使得“組態(tài)軟件+PLC”的組合模式在CEMS系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并已逐步取代以前慣用的“上位軟件+單片機(jī)+板卡”，成為CEMS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及控制的首選。
FameView組態(tài)軟件和ABB公司的AC500系列PLC共同開發(fā)的CEMS系統(tǒng)，以其高效穩(wěn)定的通訊能力和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，逐漸為業(yè)界所認(rèn)可。
AC500系列PLC是ABB公司的產(chǎn)品，其中煙氣上用了一款CPU是PM571，它的特點(diǎn)是：
1、24VDC供電，64K程序內(nèi)存，1K字節(jié)指令執(zhí)行時(shí)間0.3mS；
2、用戶程序密碼保護(hù)，支持多任務(wù)、浮點(diǎn)運(yùn)算；
3、集成RS232/RS485、以太網(wǎng)RJ45；
4、CPU面板上能顯示狀態(tài)、診斷信息；
5、串口直接支持MODBUS 主、從協(xié)議
6、支持多種語(yǔ)言編程FBD、IL、LD、ST、SFC、CFC
7、可以用SD卡擴(kuò)展128M的數(shù)據(jù)空間
在沒有上位監(jiān)控子站的系統(tǒng)中，AC500 PLC的串口除了可以作為Modbus通訊外，還可以通過(guò)Modem 直接和GPRS 等系統(tǒng)相連，并可以在就地用SD卡儲(chǔ)存高達(dá)128M 的歷史數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)概述：
煙氣污染物排放總量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS），根據(jù)使用需要的不同，可以選擇不同的測(cè)量參數(shù)（如：SO2、NOX、CO、CO2、O2、顆粒物、溫度、壓力、流速、濕度等）。這些參數(shù)數(shù)值一般由各類分析儀采集煙道中氣體進(jìn)行測(cè)量分析后傳送到上位機(jī)，由上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理、運(yùn)算、存儲(chǔ)、報(bào)表等。同時(shí)，上位機(jī)還要作為服務(wù)器與環(huán)保行政主管部門進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，向其提供數(shù)據(jù)。
污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)由專用數(shù)據(jù)處理軟件和采集傳輸系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。系統(tǒng)拓樸結(jié)構(gòu)如下圖：
硬件設(shè)計(jì)：
CEMS測(cè)量煙道中的固體煙塵?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)一般采用直接抽取法采樣，將濕煙氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾送氧化鋯分析儀，測(cè)出濕氧含量。再把煙氣經(jīng)干燥器送入煙氣分析儀，分析CO、SO2及氮氧化合物、干氧的含量。煙氣的濕度可采用干濕潤(rùn)氧法計(jì)算得出，直接測(cè)量得出。壓力一般由壓力測(cè)試儀測(cè)得，并通過(guò)壓力計(jì)算出煙氣流速和流量。
軟件設(shè)計(jì)
CEMS一般由PLC控制、上位機(jī)程序、遠(yuǎn)程通訊三部分組成。
PLC控制程序
由于CEMS中需要控制的是按一定時(shí)間序列開閉的管路，故PLC程序主要用于接收各種操作命令，控制各種閥、泵、指示燈的開閉及互鎖，并定時(shí)或?qū)崟r(shí)完成對(duì)采樣通道的吹掃、測(cè)量?jī)x器的標(biāo)定。并對(duì)采集到的各模擬量進(jìn)行數(shù)字濾波。
• 上位機(jī)程序
主要用于顯示各個(gè)分析設(shè)備的工作情況，匯總煙氣的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行打印歸檔、趨勢(shì)顯示及報(bào)警信息處理。
上位機(jī)通過(guò)FameView組態(tài)軟件與AC500 PLC通過(guò)MODBUS-RTU或MODBUS-TCPIP協(xié)議進(jìn)行通訊。實(shí)時(shí)的從儀器上采集數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)分析處理后保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)查看和曲線查詢，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、報(bào)表打印或?qū)С龅?nbsp;EXCEL 表格中。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：能實(shí)時(shí)的從與計(jì)算機(jī)連接的儀器上采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析顯示，可實(shí)時(shí)顯示各種檢測(cè)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各部分的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)主要完成如下功能：
系統(tǒng)設(shè)置：設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。
用戶管理：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的權(quán)限管理。
設(shè)備控制：能在計(jì)算機(jī)上對(duì)儀器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反吹和標(biāo)定。
數(shù)據(jù)處理：將采集到的數(shù)據(jù)分析處理后保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
歷史數(shù)據(jù)查詢：可以按時(shí)間段來(lái)查詢歷史測(cè)量數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)報(bào)表打?。嚎梢源蛴⌒r(shí)平均值日?qǐng)?bào)表、日平均值月報(bào)表及月平均值年報(bào)表。
遠(yuǎn)程通訊
遠(yuǎn)程通訊主要是上位機(jī)與環(huán)保中心站之間通過(guò)GPRS/CDMA/電話撥號(hào)/局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。CEMS中的上位機(jī)作為服務(wù)器，環(huán)保中心站作為客戶機(jī)，采用C/S模式獲取數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)就是環(huán)保中心站站發(fā)送查詢請(qǐng)求，CEMS上位機(jī)返回相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的煙氣排放數(shù)據(jù)。
經(jīng)過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。很好的完成了用戶的工藝要求。
治理大氣污染，必須有準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測(cè)儀器和系統(tǒng)來(lái)保證。煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS在國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的滿足廣大用戶需求。在一些大型的重點(diǎn)項(xiàng)目和企業(yè)中應(yīng)用CEMS，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器、ABB PLC和杰控FameView軟件，完善煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)高技術(shù)在監(jiān)測(cè)儀器中的應(yīng)用，具有很重要的意義。
CEMS中有很多種監(jiān)測(cè)方法：比如煙氣SO2自動(dòng)分析儀的原理有電導(dǎo)法、非分散紅外吸收法（動(dòng)態(tài)范圍較窄）、紫外吸收法、紫外熒光法、火焰光度法和定電位電解法。采用方式主要有：（1）直接抽氣采樣法（2）稀釋抽氣采樣法（包括煙道內(nèi)稀釋和煙道外稀釋，占85.5%，主要為歐美產(chǎn)品）；（3）在線直接測(cè)量法；（4）定電位電解法。
CEMS環(huán)保行業(yè)有兩個(gè)典型的特點(diǎn)：
一是典型的SCADA應(yīng)用，二是數(shù)據(jù)及報(bào)表處理比較復(fù)雜。
ABB AC500 PLC 和FameView在這兩方面做的最為出色：
ABB PLC集成有MODBUS 主、從協(xié)議，通訊靈活;
可配置的開關(guān)量、模擬量模塊，集成簡(jiǎn)單;
AC500的模塊和端子分離，預(yù)接線方便;
FameView強(qiáng)大而簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)連接功能,存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)到各種數(shù)據(jù)庫(kù)中;
根據(jù)需求能提供各種打印報(bào)表;
能通過(guò)寬帶/ADSL/GPRS/CDMA/電話撥號(hào)向中心站提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù);
提供中心站軟件，能接收和管理100個(gè)分站的數(shù)據(jù);
FameView近三年已成功應(yīng)用到900多套CEMS子站和多個(gè)中心站。
AC500 PLC的部分開關(guān)量通道可以通過(guò)軟件設(shè)為輸入或輸出，這大大的方便了用戶的使用和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的變化。而模擬量模塊上的每個(gè)通道都可以根據(jù)用戶的需求接入：電流，電壓和熱電阻信號(hào)，可以在同一個(gè)模塊上接入各種不同的分析信號(hào)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。
近年來(lái)，由于CEMS系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，使得“組態(tài)軟件+PLC”的組合模式在CEMS系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并已逐步取代以前慣用的“上位軟件+單片機(jī)+板卡”，成為CEMS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及控制的首選。
FameView組態(tài)軟件和ABB公司的AC500系列PLC共同開發(fā)的CEMS系統(tǒng)，以其高效穩(wěn)定的通訊能力和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，逐漸為業(yè)界所認(rèn)可。
AC500系列PLC是ABB公司的產(chǎn)品，其中煙氣上用了一款CPU是PM571，它的特點(diǎn)是：
1、24VDC供電，64K程序內(nèi)存，1K字節(jié)指令執(zhí)行時(shí)間0.3mS；
2、用戶程序密碼保護(hù)，支持多任務(wù)、浮點(diǎn)運(yùn)算；
3、集成RS232/RS485、以太網(wǎng)RJ45；
4、CPU面板上能顯示狀態(tài)、診斷信息；
5、串口直接支持MODBUS 主、從協(xié)議
6、支持多種語(yǔ)言編程FBD、IL、LD、ST、SFC、CFC
7、可以用SD卡擴(kuò)展128M的數(shù)據(jù)空間
在沒有上位監(jiān)控子站的系統(tǒng)中，AC500 PLC的串口除了可以作為Modbus通訊外，還可以通過(guò)Modem 直接和GPRS 等系統(tǒng)相連，并可以在就地用SD卡儲(chǔ)存高達(dá)128M 的歷史數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)概述：
煙氣污染物排放總量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS），根據(jù)使用需要的不同，可以選擇不同的測(cè)量參數(shù)（如：SO2、NOX、CO、CO2、O2、顆粒物、溫度、壓力、流速、濕度等）。這些參數(shù)數(shù)值一般由各類分析儀采集煙道中氣體進(jìn)行測(cè)量分析后傳送到上位機(jī)，由上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理、運(yùn)算、存儲(chǔ)、報(bào)表等。同時(shí)，上位機(jī)還要作為服務(wù)器與環(huán)保行政主管部門進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，向其提供數(shù)據(jù)。
污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)由專用數(shù)據(jù)處理軟件和采集傳輸系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。系統(tǒng)拓樸結(jié)構(gòu)如下圖：
硬件設(shè)計(jì)：
CEMS測(cè)量煙道中的固體煙塵?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)一般采用直接抽取法采樣，將濕煙氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾送氧化鋯分析儀，測(cè)出濕氧含量。再把煙氣經(jīng)干燥器送入煙氣分析儀，分析CO、SO2及氮氧化合物、干氧的含量。煙氣的濕度可采用干濕潤(rùn)氧法計(jì)算得出，直接測(cè)量得出。壓力一般由壓力測(cè)試儀測(cè)得，并通過(guò)壓力計(jì)算出煙氣流速和流量。
軟件設(shè)計(jì)
CEMS一般由PLC控制、上位機(jī)程序、遠(yuǎn)程通訊三部分組成。
PLC控制程序
由于CEMS中需要控制的是按一定時(shí)間序列開閉的管路，故PLC程序主要用于接收各種操作命令，控制各種閥、泵、指示燈的開閉及互鎖，并定時(shí)或?qū)崟r(shí)完成對(duì)采樣通道的吹掃、測(cè)量?jī)x器的標(biāo)定。并對(duì)采集到的各模擬量進(jìn)行數(shù)字濾波。
• 上位機(jī)程序
主要用于顯示各個(gè)分析設(shè)備的工作情況，匯總煙氣的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行打印歸檔、趨勢(shì)顯示及報(bào)警信息處理。
上位機(jī)通過(guò)FameView組態(tài)軟件與AC500 PLC通過(guò)MODBUS-RTU或MODBUS-TCPIP協(xié)議進(jìn)行通訊。實(shí)時(shí)的從儀器上采集數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)分析處理后保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)查看和曲線查詢，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、報(bào)表打印或?qū)С龅?nbsp;EXCEL 表格中。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：能實(shí)時(shí)的從與計(jì)算機(jī)連接的儀器上采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析顯示，可實(shí)時(shí)顯示各種檢測(cè)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各部分的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)主要完成如下功能：
系統(tǒng)設(shè)置：設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。
用戶管理：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的權(quán)限管理。
設(shè)備控制：能在計(jì)算機(jī)上對(duì)儀器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反吹和標(biāo)定。
數(shù)據(jù)處理：將采集到的數(shù)據(jù)分析處理后保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
歷史數(shù)據(jù)查詢：可以按時(shí)間段來(lái)查詢歷史測(cè)量數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)報(bào)表打?。嚎梢源蛴⌒r(shí)平均值日?qǐng)?bào)表、日平均值月報(bào)表及月平均值年報(bào)表。
遠(yuǎn)程通訊
遠(yuǎn)程通訊主要是上位機(jī)與環(huán)保中心站之間通過(guò)GPRS/CDMA/電話撥號(hào)/局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。CEMS中的上位機(jī)作為服務(wù)器，環(huán)保中心站作為客戶機(jī)，采用C/S模式獲取數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)就是環(huán)保中心站站發(fā)送查詢請(qǐng)求，CEMS上位機(jī)返回相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的煙氣排放數(shù)據(jù)。
經(jīng)過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。很好的完成了用戶的工藝要求。