莱德维尔清理分水岭

科罗拉多州莱德维尔市位于丹佛西部落基山脉中心阿肯色河最上游的源头，几十年来开采金、银、铜和其他贵重金属留下了累累伤痕。莱德维尔始建于19世纪60年代，是一个勘探者的采矿营地，是美国海拔最高的建制城市。

通过David Crump, Opto 22 二九年八月一日

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科罗拉多州莱德维尔市位于丹佛西部落基山脉中心阿肯色河最上游的源头，几十年来开采金、银、铜和其他贵重金属留下了累累伤痕。莱德维尔始建于19世纪60年代，是一个勘探者的采矿营地，是美国所有建制城市中海拔最高的城市，这带来了许多独特的问题。

尽管莱德维尔地处偏远，但其周围地区地雷密布，在山腰深处留下了无数隧道。在最密集的挖掘期间，没有简单的方法将天然土壤和雨水从矿井中提取出来，所以矿工们在隧道和采矿基础设施下面开辟了水平通道，这样水就可以流下来流入阿肯色河。为了帮助这一过程，Leadville矿井排水隧道(LMDT)由美国矿业局建造，用于排出矿区某些地区的水。这条隧道于1952年完工，全长约12万英尺，向东南偏南延伸至莱德维尔外的一个地区。

到20世纪80年代，大量的水积聚在废弃和恶化的矿井中;金属和残留物聚集在水中，使水呈酸性。从这些地雷中流出的水具有很强的活性，可能会烫伤在受影响的水道中涉水的动物的脚和腿。经过美国环保署的评估，莱德维尔矿区内外的多个地区被宣布不适合人类居住，并被指定为美国环保署超级基金遗址。

可靠计数，PID回路控制。

Leadville隧道

开垦局于1959年收购了LMDT，并在1996年美国矿业局解散后承担了唯一的责任。自1992年以来，该公司对从隧道流出的水进行了处理，以去除溶解的金属，使水质符合安全排放到阿肯色河的规定和标准。自1996年以来，垦荒局的Eugene Csuti主要负责这个水处理厂的自动化和电子化。他制定、实施并维护了一个全面的过程控制系统，以监测水位，提供变化条件的警告，并去除镉、铅、银和锌等金属。该系统还可以调节pH值，降低浑浊度，并在将水释放到比日常饮用水更清洁的状态之前对其进行处理。

在与处理厂合作的早期，Csuti对已经安装的Opto 22 misttic控制平台进行了深入研究，该平台包括多个G4LC32控制器。他决定将系统软件更新到一个新的平台，该平台具有更直观的基于微软windows的编程，以及一个HMI开发工具。

为了管理升级，Csuti与optics - solutions合作，这是一家专门从事机器自动化、建筑和能源管理以及其他应用的工程和设计公司。这一努力引导他开发了Opto 22的Snap PAC系统平台。新系统具有Opto 22的分布式架构，独立控制器与I/O设备通信，监视和控制数千个点。Opto 22 I/O包括能够执行时间关键型、处理密集型和重复任务的独立处理器，例如高速计数、输入闭锁、正交计数，以及可能是最重要的PID环路控制。由于Opto 22产品被设计为向后兼容，Csuti能够升级到具有新功能和添加命令的新软件，而无需改变其功能控制器、现场接线或I/O。

PID控制

莱德维尔的部分处理过程包括向水中添加硫酸和其他化学物质，以帮助污染物凝固，这样它们就可以作为污泥被抽出来。PID的使用有效地调节了硫酸注入过程，并有助于将pH值保持在可接受的范围内，通常为7.8至8.0。

“我们建立了Opto系统来连接化学剂量器;PID程序会加速或减慢注入过程，以保持pH值的正确。”Csuti解释道。

这个过程所依赖的PID循环控制不是由PAC控制器执行，而是由远程处理器执行。将处理密集型PID循环控制卸载到位于整个设施的这些处理器上，有效地将控制推向I/O级别，这种类型的分布式架构为Csuti提供了许多好处。

OptoSolutions总裁Anthony Dern说:“通过Opto的分布式Snap PAC系统，中央控制器运行控制程序，并将许多功能委托给远程处理器。”他定期就实现和支持问题向Csuti咨询。“这包括从简单的I/O读写到更高级的功能，如高速计数、脉冲生成和测量以及热电偶线性化。因此，通过设计，Snap PAC系统降低了系统范围内故障的可能性，因为如果主机PAC发生任何故障，您仍然有独立的单元运行并执行自己的任务，而不会无限期中断。”

在Csuti的案例中，这意味着如果他的中央控制器因任何原因断开了线或停止服务，他在整个设施中分配的执行PID计算的Snap PAC大脑将不受影响，并将继续按照规定给水加药。

Opto分布式架构的另一个好处与布线有关，因为Csuti的水处理操作发生在一个大型设施中，主控制室通过光纤电缆与六个远程I/O面板和两个远程站点通信。这些都连接到I/O点，打开和关闭阀门，打开设备

并关闭，并监控仪表。在白天轮班时，系统以手动模式运行，面板用于本地控制。在工作时间、夜间和节假日后，系统切换到自动模式，控制室优先。考虑到物理布局的大小和超过2500个I/O点，使用分布式架构可以最大限度地减少到多个位置的长时间布线的需求。

平行布线

这个水处理项目的一个独特之处在于，升级到Snap PAC系统意味着Csuti必须并行连接整个设施，实际上是复制现有的架构。在新系统上线之前，他和他的团队安装了新硬件，并将其与旧硬件一起连接到I/O。尽管这种方法比典型的硬件移除和更换更耗时，但它被证明是避免任何关机的必要方法。LMDT的业务性质以及这些业务对周围人口和环境的健康和福祉产生的重大影响，使人别无选择。

Csuti说:“我们的工厂是一个24/7/365的设施，每天处理大约280万加仑，我们的水处理操作对这个社区绝对至关重要。”“我们所处的位置是，我们不能在任何一段时间内停止运营。因此，就如何执行系统升级而言，我们的选择更少。把所有东西都以副本的形式连接起来很棘手——我们到处都是临时安装的I/O和组件。”

最终，这次升级是非常值得的，因为新系统速度快了100倍，具有更好的PID处理能力，并提供更高密度的I/O，这将为局方节省大量空间。

通过整个控制系统的并行配置，Csuti能够从旧的Mistic架构切换到新的Snap架构，并根据自己的操作规范和偏好进行微调。随着新系统的运行，Csuti评估并记录需要进行的调整。然后，他可以切换回旧系统，并在保持设施正常运行的同时进行这些调整。Csuti计划继续这样反复，直到一切都完美无缺，那时他将彻底剥离旧系统，包括控制器、布线、机架、模块和其他硬件。