污水处理工程基于工业以太网进行数据交换
概述 系统描述 解决方案 连接示意图 适用产品型号

随着社会生活水平的不断提高,获取物质更加丰富,从而产生的污染也相对增加,环境污染问题现在成为现代中国社会存在不得不解决的严重问题。作为环境污染治理的重要手段,国家正在大力建设污水处理工程用于改善自然环境。污水处理是一般都是采用物理分离法,生物分解法以及化学处理法等各种方法,针对不同类型的污水以及污水的污染程度,污水处理厂会依据具体情况采用不同的处理方法或者多种方法综合处理。

系统描述

随着科学技术的不断发展,对于污水的认识也是在不断提高,对于处理之后水质的要求也是在不断的提高,但是相对应的由于城市化以及工业化的发展,污水也是在逐步增加,为应对日益增加的污水以及不断提高的水质要求,使得人们不断的新建污水处理厂以及扩大现有污水处理厂的污水处理能力,使得污水处理厂的规模越来越大,而污水处理系统基本上都是采用现场总线作为通信手段,由于现场总线存在不同的标准,相互之间并不兼容,使得各个厂家之间的设备互联互通受到严重限制。工业以太网技术由于其具有的开放性以及与办公系统无缝对接成为工业控制网络的发展方向,现在的污水处理厂内部的PLC,智能仪表以及各种控制器执行器都已经具备以太网接口,利用工业以太网技术作为污水处理厂的通信技术手段已经完全成熟。

解决方案

某污水处理厂建设工程,拟建设三条污水处理生产线,污水处理流程分为三级处理,一级处理采用物理分离法通过沉淀,气浮,离心分离以及反渗透等方法将悬浮状态的固体颗粒物质去除,二级处理采用微生物的分解降解作用,将污水中的呈溶解状态以及胶状的有机物进行分解处理,三级处理则是采用化学药剂将污水中的特殊物质去除,保证水质达到环境友好标准。在污水处理过程中,污水处理系统通过各种传感器监控污水中水质的变化,并依据收集的相关参数对整个污水处理系统进行统一调控,从而达到最优效果。

在该污水处理系统中,施工方采用工业以太网作为系统的通信技术手段,将工业以太网技术应用于污水处理系统需要解决三个问题:1.通信系统的实时性问题,系统需要实时采集相应的数据并且依据相关参数进行统一调控,数据能否实时传送是保证系统能否良好运转的前提。2.相关设备能否适应恶劣的外部环境,由于传感器,PLC,控制器等各种设备都是处于室外的安装柜内,基本上都是安置于水池边,需要经受烈日暴晒以及雨雪等恶劣天气的侵袭,普通的民用设备不能完全满足相关的需要。3.通信系统的健壮性以及稳定性,由于污水处理一直处于二十四小时满负荷运行状态,作为污水处理系统的神经-通信系统一旦出现问题,就可能会导致整个系统出现瘫痪,需要保证通信系统具有一定的冗余性以及自恢复能力。

在设计施工方案时,建设方决定采用多个环网的拓扑结构,环网采用单模光纤进行数据通信,支持环网冗余自愈功能,在实际分析中,发现系统的通信数据分为控制信号数据和环境参数采集信号数据,由于控制信号用于控制处理厂的水闸的开关以及相关机器设备的开停机,控制信号数据对于实时性要求以及可靠性要求很高,而环境参数采集信号数据则不同,由于采集的数据众多,某个时段某个节点的数据不能采集并不会影响整个系统的正常运转,而且由于采集数据的节点分布零散且距离较远,基于成本上的考虑,某些偏远的数据采集节点利用经济型的非网管型工业网络交换机通过单模光纤接入。

建设方采用深圳市鼎信鸿达科技有限公司的工业以太网交换机来建设通信系统,采用NIES-5024-8F型机架式光纤交换机,NIES-618-3F型导轨式工业交换机以及NIES-215-1F型非网管型工业网络交换机。将NIES-5024-8F型机架式光纤交换机(提供八路光纤接口,十六路以太网接口)作为核心交换机放置在监控中心,将NIES-618-3F型导轨式工业交换机(提供三路光纤接口,五路以太网接口)作为汇聚交换机,其中两路光纤接口与NIES-5024-8F型交换机的光纤接口组成环网,剩余一路光纤接口与NIES-215-1F型非网管型工业网络交换机连接,NIES-215-1F型交换机主要用作接入交换机接入偏远的数据采集信息,以上产品均采用工业四级设计,能够适应室外高低温环境。

在该网络拓扑中,NIES-5024-8F型交换机放置在监控中心,以太网接口与监控中心的相关以太网设备连接(比如服务器),光纤接口与NIES-618-3F型交换机的光纤接口组成冗余自愈环网,该环网结构能够保证在某个链路出现问题,能够在20ms之内自愈恢复通信,污水处理系统中所有的重要节点(比如水闸开关控制器等控制设备运转的控制器以及重要位置的水质采集点等)都直接接入到环网上的交换机上,保证数据通信的实时性以及可靠性。而相对来说比较次要的水质采集点(采集的数据作为辅助参考作用,并不作为系统运转的重要参数)则利用NIES-215-1F型交换机接入,其与环网只有一条光纤连接,并不具备环网冗余自愈能力,但是这类节点的数据在某个时段偶尔出现问题并不影响系统的正常运转。

连接示意图
污水处理工程基于工业以太网进行数据交换
适用产品型号
NIES-215-1F型工业网络交换机 NIES-618-3F型工业交换机
 
NIES-5024-8F型光纤交换机  

 

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