ABB AC500 PLC和FameView在監測行業的應用
2008/4/3 13:14:59
（提供： ABB（中國）有限公司低壓產品部 ）
治理大氣污染，必須有準確可靠的監測儀器和系統來保證。煙氣連續監測系統CEMS在國內越來越多的滿足廣大用戶需求。在一些大型的重點項目和企業中應用CEMS，結合環境監測儀器、ABB PLC和杰控FameView軟件，完善煙氣連續監測系統，對促進高技術在監測儀器中的應用，具有很重要的意義。
CEMS中有很多種監測方法：比如煙氣SO2自動分析儀的原理有電導法、非分散紅外吸收法（動態范圍較窄）、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（包括煙道內稀釋和煙道外稀釋，占85.5%，主要為歐美產品）；（3）在線直接測量法；（4）定電位電解法。
CEMS環保行業有兩個典型的特點：
一是典型的SCADA應用，二是數據及報表處理比較復雜。
ABB AC500 PLC 和FameView在這兩方面做的最為出色：
ABB PLC集成有MODBUS 主、從協議，通訊靈活;
可配置的開關量、模擬量模塊，集成簡單;
AC500的模塊和端子分離，預接線方便;
FameView強大而簡單的數據庫連接功能,存儲各種數據到各種數據庫中;
根據需求能提供各種打印報表;
能通過寬帶/ADSL/GPRS/CDMA/電話撥號向中心站提供實時數據和歷史數據;
提供中心站軟件，能接收和管理100個分站的數據;
FameView近三年已成功應用到900多套CEMS子站和多個中心站。
AC500 PLC的部分開關量通道可以通過軟件設為輸入或輸出，這大大的方便了用戶的使用和適應現場的變化。而模擬量模塊上的每個通道都可以根據用戶的需求接入：電流，電壓和熱電阻信號，可以在同一個模塊上接入各種不同的分析信號，簡化了系統。
近年來，由于CEMS系統的要求越來越高，使得“組態軟件+PLC”的組合模式在CEMS系統中的應用越來越廣泛，并已逐步取代以前慣用的“上位軟件+單片機+板卡”，成為CEMS系統中實現數據采集及控制的首選。
FameView組態軟件和ABB公司的AC500系列PLC共同開發的CEMS系統，以其高效穩定的通訊能力和強大的數據處理能力，逐漸為業界所認可。
AC500系列PLC是ABB公司的產品，其中煙氣上用了一款CPU是PM571，它的特點是：
1、24VDC供電，64K程序內存，1K字節指令執行時間0.3mS；
2、用戶程序密碼保護，支持多任務、浮點運算；
3、集成RS232/RS485、以太網RJ45；
4、CPU面板上能顯示狀態、診斷信息；
5、串口直接支持MODBUS 主、從協議
6、支持多種語言編程FBD、IL、LD、ST、SFC、CFC
7、可以用SD卡擴展128M的數據空間
在沒有上位監控子站的系統中，AC500 PLC的串口除了可以作為Modbus通訊外，還可以通過Modem 直接和GPRS 等系統相連，并可以在就地用SD卡儲存高達128M 的歷史數據。
系統概述：
煙氣污染物排放總量數據監測系統（CEMS），根據使用需要的不同，可以選擇不同的測量參數（如：SO2、NOX、CO、CO2、O2、顆粒物、溫度、壓力、流速、濕度等）。這些參數數值一般由各類分析儀采集煙道中氣體進行測量分析后傳送到上位機，由上位機對其進行處理、運算、存儲、報表等。同時，上位機還要作為服務器與環保行政主管部門進行遠程通訊，向其提供數據。
污染源在線監控系統由專用數據處理軟件和采集傳輸系統兩大部分構成。系統拓樸結構如下圖：
硬件設計：
CEMS測量煙道中的固體煙塵。現國內一般采用直接抽取法采樣，將濕煙氣經過過濾送氧化鋯分析儀，測出濕氧含量。再把煙氣經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氧法計算得出，直接測量得出。壓力一般由壓力測試儀測得，并通過壓力計算出煙氣流速和流量。
軟件設計
CEMS一般由PLC控制、上位機程序、遠程通訊三部分組成。
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，并定時或實時完成對采樣通道的吹掃、測量儀器的標定。并對采集到的各模擬量進行數字濾波。
• 上位機程序
主要用于顯示各個分析設備的工作情況，匯總煙氣的歷史數據，進行打印歸檔、趨勢顯示及報警信息處理。
上位機通過FameView組態軟件與AC500 PLC通過MODBUS-RTU或MODBUS-TCPIP協議進行通訊。實時的從儀器上采集數據，將采集到的數據分析處理后保存到數據庫中，并實現實時數據和歷史數據查看和曲線查詢，對數據庫中的數據進行查詢、報表打印或導出到 EXCEL 表格中。
實時數據監測：能實時的從與計算機連接的儀器上采集數據，并進行分析顯示，可實時顯示各種檢測數據及系統運行時各部分的運行狀態。系統主要完成如下功能：
系統設置：設置系統參數。
用戶管理：實現系統的權限管理。
設備控制：能在計算機上對儀器進行控制，實現實時反吹和標定。
數據處理：將采集到的數據分析處理后保存到數據庫中。
歷史數據查詢：可以按時間段來查詢歷史測量數據。
數據報表打印：可以打印小時平均值日報表、日平均值月報表及月平均值年報表。
遠程通訊
遠程通訊主要是上位機與環保中心站之間通過GPRS/CDMA/電話撥號/局域網進行數據通訊。CEMS中的上位機作為服務器，環保中心站作為客戶機，采用C/S模式獲取數據。具體來說就是環保中心站站發送查詢請求，CEMS上位機返回相應時間段內的煙氣排放數據。
經過在現場的實際運行，整個系統穩定可靠。很好的完成了用戶的工藝要求。
治理大氣污染，必須有準確可靠的監測儀器和系統來保證。煙氣連續監測系統CEMS在國內越來越多的滿足廣大用戶需求。在一些大型的重點項目和企業中應用CEMS，結合環境監測儀器、ABB PLC和杰控FameView軟件，完善煙氣連續監測系統，對促進高技術在監測儀器中的應用，具有很重要的意義。
CEMS中有很多種監測方法：比如煙氣SO2自動分析儀的原理有電導法、非分散紅外吸收法（動態范圍較窄）、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（包括煙道內稀釋和煙道外稀釋，占85.5%，主要為歐美產品）；（3）在線直接測量法；（4）定電位電解法。
CEMS環保行業有兩個典型的特點：
一是典型的SCADA應用，二是數據及報表處理比較復雜。
ABB AC500 PLC 和FameView在這兩方面做的最為出色：
ABB PLC集成有MODBUS 主、從協議，通訊靈活;
可配置的開關量、模擬量模塊，集成簡單;
AC500的模塊和端子分離，預接線方便;
FameView強大而簡單的數據庫連接功能,存儲各種數據到各種數據庫中;
根據需求能提供各種打印報表;
能通過寬帶/ADSL/GPRS/CDMA/電話撥號向中心站提供實時數據和歷史數據;
提供中心站軟件，能接收和管理100個分站的數據;
FameView近三年已成功應用到900多套CEMS子站和多個中心站。
AC500 PLC的部分開關量通道可以通過軟件設為輸入或輸出，這大大的方便了用戶的使用和適應現場的變化。而模擬量模塊上的每個通道都可以根據用戶的需求接入：電流，電壓和熱電阻信號，可以在同一個模塊上接入各種不同的分析信號，簡化了系統。
近年來，由于CEMS系統的要求越來越高，使得“組態軟件+PLC”的組合模式在CEMS系統中的應用越來越廣泛，并已逐步取代以前慣用的“上位軟件+單片機+板卡”，成為CEMS系統中實現數據采集及控制的首選。
FameView組態軟件和ABB公司的AC500系列PLC共同開發的CEMS系統，以其高效穩定的通訊能力和強大的數據處理能力，逐漸為業界所認可。
AC500系列PLC是ABB公司的產品，其中煙氣上用了一款CPU是PM571，它的特點是：
1、24VDC供電，64K程序內存，1K字節指令執行時間0.3mS；
2、用戶程序密碼保護，支持多任務、浮點運算；
3、集成RS232/RS485、以太網RJ45；
4、CPU面板上能顯示狀態、診斷信息；
5、串口直接支持MODBUS 主、從協議
6、支持多種語言編程FBD、IL、LD、ST、SFC、CFC
7、可以用SD卡擴展128M的數據空間
在沒有上位監控子站的系統中，AC500 PLC的串口除了可以作為Modbus通訊外，還可以通過Modem 直接和GPRS 等系統相連，并可以在就地用SD卡儲存高達128M 的歷史數據。
系統概述：
煙氣污染物排放總量數據監測系統（CEMS），根據使用需要的不同，可以選擇不同的測量參數（如：SO2、NOX、CO、CO2、O2、顆粒物、溫度、壓力、流速、濕度等）。這些參數數值一般由各類分析儀采集煙道中氣體進行測量分析后傳送到上位機，由上位機對其進行處理、運算、存儲、報表等。同時，上位機還要作為服務器與環保行政主管部門進行遠程通訊，向其提供數據。
污染源在線監控系統由專用數據處理軟件和采集傳輸系統兩大部分構成。系統拓樸結構如下圖：
硬件設計：
CEMS測量煙道中的固體煙塵。現國內一般采用直接抽取法采樣，將濕煙氣經過過濾送氧化鋯分析儀，測出濕氧含量。再把煙氣經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氧法計算得出，直接測量得出。壓力一般由壓力測試儀測得，并通過壓力計算出煙氣流速和流量。
軟件設計
CEMS一般由PLC控制、上位機程序、遠程通訊三部分組成。
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，并定時或實時完成對采樣通道的吹掃、測量儀器的標定。并對采集到的各模擬量進行數字濾波。
• 上位機程序
主要用于顯示各個分析設備的工作情況，匯總煙氣的歷史數據，進行打印歸檔、趨勢顯示及報警信息處理。
上位機通過FameView組態軟件與AC500 PLC通過MODBUS-RTU或MODBUS-TCPIP協議進行通訊。實時的從儀器上采集數據，將采集到的數據分析處理后保存到數據庫中，并實現實時數據和歷史數據查看和曲線查詢，對數據庫中的數據進行查詢、報表打印或導出到 EXCEL 表格中。
實時數據監測：能實時的從與計算機連接的儀器上采集數據，并進行分析顯示，可實時顯示各種檢測數據及系統運行時各部分的運行狀態。系統主要完成如下功能：
系統設置：設置系統參數。
用戶管理：實現系統的權限管理。
設備控制：能在計算機上對儀器進行控制，實現實時反吹和標定。
數據處理：將采集到的數據分析處理后保存到數據庫中。
歷史數據查詢：可以按時間段來查詢歷史測量數據。
數據報表打印：可以打印小時平均值日報表、日平均值月報表及月平均值年報表。
遠程通訊
遠程通訊主要是上位機與環保中心站之間通過GPRS/CDMA/電話撥號/局域網進行數據通訊。CEMS中的上位機作為服務器，環保中心站作為客戶機，采用C/S模式獲取數據。具體來說就是環保中心站站發送查詢請求，CEMS上位機返回相應時間段內的煙氣排放數據。
經過在現場的實際運行，整個系統穩定可靠。很好的完成了用戶的工藝要求。