孵化分布式自动化体系结构

自动化通过为鱼卵在人工条件下的培育提供一致的环境来保持鱼类孵化场的健康，以实现繁殖、繁殖和其他目的。

通常情况下，孵化场的工作人员会释放雌性鱼的卵子(这一过程被称为“剥离”)，然后加入雄性鱼的精子(磨浆)。受精卵在一个受控制的环境中孵化，没有疾病、捕食者和其他风险。然后，孵化出来的鱼被移到沟道(人造运河)中，在那里它们成熟后作为食物出售，被送往水族馆或宠物店，或用于补充库存。

在奥登的主孵化场大楼，Opto 22系统管理水箱水温、水流和氧合以及设备状态。来源:Opto 22

密歇根自然资源部(DNR)的克里斯·克拉奇(Chris Klage)解释说:“密歇根州的孵化场将所有的鱼释放到当地的河流、湖泊和支流中，以支持商业和娱乐捕鱼，并补充各种物种的自然种群。”

监控系统

克拉奇负责监督密歇根州的六个孵化场:狼湖、哈里埃塔、普拉特河、奥登、汤普森和马凯特州鱼类孵化场。这些设施生产多种鲑鱼、鲟鱼、梭子鱼、鳟鱼和其他物种。克拉奇的主要职责是维护孵化场的过程控制和报警系统，这些系统使用Opto 22 Snap以太网硬件作为中心组件。

Opto 22系统与流量计、浮子液位传感器、变频驱动器和孵化场的其他pow相关设备接口。(POW是孵化场工作人员用来描述任何与动力、氧气或水有关的东西的首字母缩写。)

其他设备和系统管理各种条件，如水箱水温、水流和氧合，以及设备的开/关状态。例如，在奥登州鱼类孵化场，一个棕色和虹鳟鱼的繁殖设施，Opto 22 Snap控制器被用于各个孵化场建筑，以自动化，管理和监控鱼类养殖过程中每个阶段使用的设备。

Windemuller的项目经理Greg Dekker说:“Opto系统监控三相电力的存在，以确保建筑系统正常运行。”Windemuller是密歇根各地公司的电气、自动化、通信和IT服务的系统集成商和供应商。“我们还监控所有孵化场水箱的水位，特别是低水位标志。”

孵化场的温德穆勒设计的控制和监控系统使用宝石品牌浮动液位开关，其工作方式类似于大多数家庭抽水马桶的球形旋塞组件。浮子设备连接到Opto 22数字输入模块。随着水位的变化，浮子上升和下降，触发内部开关，向模块发送信号，然后将读数传递给Snap LCM4(或Snap LCSX Plus)控制器。

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报警，远程接入

警报功能也已添加，因此孵化场人员收到通知，如果预设的高水位或更重要的是，低水位标志达到。水太少意味着没有足够的氧气来维持鱼的生命。孵化场还使用系统警报来警告任何水箱的供水量是否过少或过多。

Klage说:“我们的系统配置为6000 gpm左右的高警报和2500 gpm范围内的低警报，这取决于设施和一年中的时间。”硬件接收警报条件，并触发本地可听喇叭和视觉频闪灯，以警告现场孵化场人员。工作时间后，警报将关闭远程寻呼机的各种联系方式，并激活电话拨号器，以便随叫随到人员进行远程通知和快速响应。

为了对孵化场系统和设备进行远程监控，Windemuller与自然资源部合作，使用OptoDisplay软件创建了易于理解的HMI屏幕。来源:Opto 22

虽然孵化场的Opto 22硬件使用以太网传输协议，但通信的物理层因位置而异——这是由硬件的灵活性所实现的，Klage和Dekker说。

一些孵化场使用从控制器到现场I/O连接的串行接口(以及用于编程和将孵化场数据从控制器传送回数据库的以太网接口)。然而，其他的孵化场使用光纤电缆作为物理介质。

未来的计划要求所有孵化场采用光纤电缆进行标准化。

分布式体系结构

该平台的分布式特性“对我们来说尤其重要，因为每个孵化场都占地10到75英亩，”德克尔说，他与FishPro(一家专门从事渔业和水生资源工程的专业服务公司)合作，在每个孵化场设计和安装特定的架构。重点是性能、简单性和美学。

正如Klage解释的那样:“在每个孵化场，都有许多不同的建筑，比如通道、澄清池、井房、冷库建筑、游客中心——所以我们在地下有电缆连接到所有这些不同的地点。但我们没有在每个位置都有一个单独的控制器，而是有一个独立的I/O处理器与本地I/O通信，然后与中央光电控制器通信。”

一旦接收到数据，中央控制器的以太网连接允许信息传输到任何联网的PC机，因此生物学家和技术人员可以审查和解释水和设备状况，审查控制策略，并调整任何孵化场系统。此外，当Klage不在现场时，他可以使用PC Anywhere软件检查条件，改变设定值，并控制六个孵化场的各种系统。

远程控制能力仅次于支持鱼类及其环境的系统。除了高水位和低水位通知外，还配置了各种其他警报。每一个给鱼蛋供水的电气设备都配有电源。通过中央控制器和以太网连接，生物学家和技术人员可以在任何联网的PC监视器上监测水和设备状况，该系统可以与这些设备连接，并监测辅助触点的关闭情况，提供所有电气设备的整体视图。

标准化

Opto 22系统在2000年之前首次被指定安装在密歇根孵化场。密歇根州DNR对孵化场使用的无数控制系统(来自多个供应商)有千年虫合规方面的担忧。

“当我在1999年进入这个行业时，几乎每个孵化场都使用不同的软硬件平台，”克拉奇解释道。在预算有限的情况下，Klage很高兴地得知他可以满足所有的功能要求，并让Windemuller将几乎所有六个系统都与Opto 22硬件集成在一起，其价格仅是使用竞争对手的组件来做一个系统的成本。

编程软件的简单性和易配置性是另一个主要卖点。“光学流程图很容易理解，特别是与阶梯逻辑相比，”Klage说。“我还喜欢I/O机架有更少的插槽依赖，模块是无故障的，易于更换(热插拔，如有必要)。对于其他一些系统，我们几乎必须拆卸整个机架才能更换一块板。”

在线额外
三位获奖者提出了建议。点击以下任何一个链接，了解更多，并链接到一个免费的播客。

- HiTech Control Systems表示，更需要外部工程专业知识:控制工程年度系统集成商奖。
-系统集成目标如何影响未来:JMP工程，
-如何克服经济，与技术一起增长:Brock Solutions，

请参见自动化集成商指南2009年印刷版中的其他文章。

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