來到孟菲斯動物園的游客能夠直接體驗西北太平洋的氣候環(huán)境。動物園帶給所在地區(qū)當(dāng)?shù)鼐用?，動物和園藝的獨(dú)特禮物是每天能在有500個座位的圓形露天劇場觀看海獅表演以及到容量為100.000加侖的水底世界看一看，因為海獅和北極熊在那兒就像在它們的自然棲息地一樣生活和玩耍。 　　 動物園設(shè)計人員的最大難題之一是正在再現(xiàn)一個模仿幾千英里遠(yuǎn)的環(huán)境的棲息地。 景點(diǎn)給工程帶來挑戰(zhàn) 　　 對孟菲斯動物園園方來說，保持“西北通道”景點(diǎn)獨(dú)特的環(huán)境，給工程帶來許多挑戰(zhàn)。設(shè)施的自然環(huán)境不得不要集成了通常只于工業(yè)生產(chǎn)中才能發(fā)現(xiàn)的多專業(yè)自動化控制器，先進(jìn)的控制網(wǎng)絡(luò)和過程及電機(jī)控制設(shè)備。這一集成手段是不可缺少的，因為它能保證水和空氣質(zhì)量滿足健康的動物和舒適的野生動植物環(huán)境的需要。 　　 動物園設(shè)計人員最大的難題之一是正在再現(xiàn)一個模仿幾千英里遠(yuǎn)的環(huán)境的棲息地。這項工程中，HVAC控制是必不可少的，因為它能模仿涼爽和干燥的氣候。工程師必須設(shè)計出一條游客在景點(diǎn)參觀行走不斷變化的路徑，期間的華氏溫度能達(dá)到100度，濕度增加100%，這里沒有提及孟菲斯的夏季溫度。 　　 景點(diǎn)內(nèi)也有大的水池，水溫必須保持冷徹，水體必須清潔。水/污水控制是必不可少的，因為它能精確平衡水中的化學(xué)物質(zhì)，例如臭氧和溴，并且能檢測對動物健康和游客身心有影響的pH度。 　　 由于動物園的環(huán)境問題至關(guān)重要，因此非常精確和可靠的儀表/電機(jī)控制系統(tǒng)是使保持西北通道環(huán)境的景點(diǎn)符合要求的關(guān)鍵因素。控制系統(tǒng)要有報警能力，能夠監(jiān)測所有過程儀表，驅(qū)動設(shè)備和電機(jī)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。報警必須做到的不僅是單單警告相關(guān)人員，設(shè)備出現(xiàn)問題，而且也需要發(fā)揮預(yù)防功能作用；協(xié)助維護(hù)人員在潛在故障出現(xiàn)前將它們排除掉。 　　 現(xiàn)場總線保證健康的環(huán)境 　　 為了有助于保證氣候控制系統(tǒng)在動物園的景點(diǎn)和景觀區(qū)域內(nèi)按要求運(yùn)行，孟菲斯動物園決定安裝可編程序自動控制器，它能夠支持不同的控制語言，從過程控制用的功能塊和連鎖用的梯形圖到啟動/停止順序用的順序功能圖（SFC）和定制算法用的結(jié)構(gòu)化文本。它的使用將使現(xiàn)場工作人員在控制策略上不需要采用折衷手段就能夠應(yīng)對能夠出現(xiàn)的任何應(yīng)用情況。 　　 動物園工程師在整個景點(diǎn)選用了過程儀表自動化用的基金會技術(shù)和泵與風(fēng)扇用電機(jī)控制用的Rockwell Automation的DeviceNet協(xié)議。這些數(shù)字現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)允許設(shè)備的設(shè)置滿足人員進(jìn)出方便以及所有的控制和校驗信息都能用于全部的遠(yuǎn)程監(jiān)測和組態(tài)的需要。 　　 動物園安裝了基于組件且專門在Microsoft Windows環(huán)境下運(yùn)行的HMI（SCADA）軟件程序。HMI是在標(biāo)準(zhǔn)的個人計算機(jī)上運(yùn)行的，用來發(fā)揮監(jiān)控和報警作用，并且使操作人員能夠?qū)崿F(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，其中包括通過基于Rockwell的DeviceNet冗余監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（一種將景點(diǎn)建筑物相連在一起的網(wǎng)絡(luò)）通信。 　　 動物園也利用AC驅(qū)動裝置控制空調(diào)機(jī)組的風(fēng)扇。這些成套裝置監(jiān)測不同的空氣壓力并控制氣流流速，使動物生活的場所保持符合規(guī)定要求和臨界的恒定空氣流動。 　　 八個基金會H1現(xiàn)場總線網(wǎng)段連接所有的過程儀表，而三個DeviceNet網(wǎng)段負(fù)責(zé)電機(jī)控制通信。來自現(xiàn)場總線儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)入可編程的自動化控制器，它自動調(diào)節(jié)冷卻器設(shè)定點(diǎn)并且向驅(qū)動裝置發(fā)出信號，根據(jù)環(huán)境和化學(xué)測量結(jié)果提高或降低泵速。全數(shù)字系統(tǒng)的精確度允許進(jìn)行有效調(diào)整，實現(xiàn)化學(xué)平衡。 　　 為了保證水質(zhì)正常和透明，動物園安裝了循環(huán)泵儀表，檢測動物水池內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)并使它們循環(huán)流動，通過一系列40多臺泵使化學(xué)物質(zhì)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的程度。此外，水池的工藝管道內(nèi)的pH傳感器檢測流入和流出水池的水質(zhì)，并且借助于現(xiàn)場總線通信將測量結(jié)果送回控制器。 　　 控制系統(tǒng)也利用現(xiàn)場測量結(jié)果防止殘余的臭氧進(jìn)入動物水池?？删幊绦虻淖詣踊刂破骼脭?shù)字傳感器信息，保持設(shè)定點(diǎn)所需的泵和閥門設(shè)定值的最佳組合。增強(qiáng)的PID功能和先進(jìn)過程控制策略確定那些電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速。DeviceNet將自動化控制器連接到控制電機(jī)的AC驅(qū)動裝置，使水和空氣根據(jù)需要循環(huán)流動。 　　 動物園工作人員依靠數(shù)字現(xiàn)場設(shè)備提供的數(shù)據(jù)，結(jié)合控制器內(nèi)的運(yùn)行信息設(shè)定報警值，通過信號告知出現(xiàn)了不正常或超出限度的現(xiàn)象。所有數(shù)字現(xiàn)場設(shè)備發(fā)揮作用也使技術(shù)人員掌握諸如濕度、流量和電機(jī)性能等趨勢數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)問題并且制定有效的維護(hù)計劃。 　　 數(shù)字控制系統(tǒng)取得成功 　　 對于孟菲斯動物園來說，集成電機(jī)和過程自動化的數(shù)字系統(tǒng)在許多方面取得了成功。系統(tǒng)強(qiáng)大的報警和遠(yuǎn)程監(jiān)控能力使需要在現(xiàn)場檢測設(shè)備運(yùn)行工況的工作人員的數(shù)量減少了，每年單單在人工成本上減省支出高達(dá)80，000美元。 　　 動物園通過采用數(shù)字儀表和工業(yè)控制設(shè)備，也在系統(tǒng)投運(yùn)時間上縮短了三到四個星期；而且由于它們擁有靈活連接能力，因此系統(tǒng)的安裝時間減少了六到八個星期?？偟陌惭b成本減少了大約100，000美元。 　　 由于采用的是數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字設(shè)備，技術(shù)人員沒有必要為每臺單獨(dú)的I/O布線。而且，他們能夠使儀表驅(qū)動裝置和配套的電機(jī)控制裝置實現(xiàn)遠(yuǎn)程組態(tài)，所有這些條件節(jié)省了大量的安裝時間。 　　 數(shù)字自動化解決方案在具體實施過程中，安裝、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用到目前為止節(jié)省了180，000美元。 　　 結(jié)論 　　 由于孟菲斯動物園的西北通道景點(diǎn)采用了智能電機(jī)控制和數(shù)字現(xiàn)場總線技術(shù)，來到該景點(diǎn)游玩將成為一次令人愉快的經(jīng)歷。 　　 了解更多信息 　　 如要了解基金會技術(shù)項目的更多信息，請訪問基金會現(xiàn)場總線網(wǎng)站（www.fieldbus.org）上的項目資源網(wǎng)頁。