隨著城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及人口的急劇增長(zhǎng)。引起用水量的不斷增加，同時(shí)對(duì)城市的供水控制系統(tǒng)提出了更高的要求，如何把現(xiàn)代科技手段運(yùn)用到水廠的控制中去，是目前供水行業(yè)需要研究的重要課題。南京康卓環(huán)境科技有限公司是國(guó)內(nèi)先進(jìn)的自來水廠智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)廠家。如南京市自來水總公司電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)由南京康卓環(huán)境科技有限公司承建，該系統(tǒng)用于水廠操作人員可以在水廠控制室遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)廠內(nèi)水池水位、進(jìn)場(chǎng)流量、出廠流量、出廠壓力、水質(zhì)等信息；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)加壓泵組、配電設(shè)備及其他自動(dòng)化設(shè)備的工作情況；可以遠(yuǎn)程控制加壓泵的啟停。自來水公司調(diào)度中心工作人員及公司主管領(lǐng)導(dǎo)可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)各水廠的工作情況及水廠操作人員的操作情況。

 

 

 

1、系統(tǒng)環(huán)境

　?。?）硬件環(huán)境

　　液位變送器，壓力變送器，濁度檢測(cè)儀，余氯檢測(cè)儀，PLC，防雷系統(tǒng)，無線數(shù)傳機(jī)，UPS，RTU，工控機(jī)，一般計(jì)算機(jī)。

　?。?）軟件環(huán)境

　　PLC站用Siemens的Step7、V5.1編程，所有計(jì)算機(jī)站用Siemens的WinCC組態(tài)軟件編程。操作系統(tǒng)為WindowsNT4.0，水廠與總公司之間的通訊用Delphi6.0編程，總公司的所有計(jì)算機(jī)站用Delphi6.0編程，總公司的操作系統(tǒng)為Windows2000，所有測(cè)壓點(diǎn)用Siemens的Step7、V3.1編程。

 

２、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　本監(jiān)控系統(tǒng)為集散型開放體系，采用透明的通訊方式，集中監(jiān)視和管理整個(gè)生產(chǎn)過程，采用現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Profibus由3部分組成，根據(jù)水廠監(jiān)控系統(tǒng)采用單主站結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇其中的Profibus-DEProfibus—DP是一種經(jīng)過優(yōu)化的高速通信連接，專為自動(dòng)控制系統(tǒng)和分散I/O設(shè)備之間的通信設(shè)計(jì)，用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率可達(dá)12Mbit/s，一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括3部分，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　?。?）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要功能是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如濁度檢測(cè)儀、余氯檢測(cè)儀等，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制及設(shè)備間連鎖控制。主站（2萬噸濾池PLC）負(fù)責(zé)主線通信管理及所有從站的通信。總線上所有設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序存儲(chǔ)在主站中，并由主站執(zhí)行?，F(xiàn)場(chǎng)控制PLC站組成廠區(qū)工業(yè)控制網(wǎng)，完成對(duì)各控制站范圍內(nèi)的儀表、設(shè)備的監(jiān)視與控制，并與中央控制室進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

　?。?）車間監(jiān)控層車間級(jí)監(jiān)控通常要設(shè)立車間監(jiān)控室，有操作員工作站及打印設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警及維護(hù)等。實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)和操作員計(jì)算機(jī)向下通過現(xiàn)場(chǎng)總線（Profibus）與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控PLC相連，向上通過局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）與中央控制室計(jì)算機(jī)相連，其他遠(yuǎn)程監(jiān)視計(jì)算機(jī)通過GSM數(shù)傳機(jī)負(fù)責(zé)和中控室通訊雙向握手。中央控制室的服務(wù)器支持TCP/IP協(xié)議，異地可通過專用軟件遠(yuǎn)程撥號(hào)訪問中央控制室服務(wù)器，瀏覽水廠運(yùn)行狀況。

　?。?）工廠管理層通過在中央控制室設(shè)置兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和廠長(zhǎng)室監(jiān)視計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工廠管理層，中央控制計(jì)算機(jī)通過現(xiàn)場(chǎng)總接收各現(xiàn)場(chǎng)PLC站傳送來的設(shè)備運(yùn)行及儀表檢測(cè)參數(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和調(diào)度，并定期打印數(shù)據(jù)報(bào)表。廠長(zhǎng)室計(jì)算機(jī)只作監(jiān)視用，可隨時(shí)觀察指揮現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行及了解報(bào)表數(shù)據(jù)。

 

 

　　水廠工控系統(tǒng)的功能可劃分為管理功能、控制功能和報(bào)警功能3個(gè)主要部分。

１、系統(tǒng)管理模塊

　?。?）用戶管理，包括操作人員增、刪、改，登錄，授權(quán)；

　　（2）信息查詢，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的操作人員可以進(jìn)入操作菜單的各個(gè)界面，對(duì)水廠各設(shè)備的數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)，查看歷史數(shù)據(jù)、歷史報(bào)警、趨勢(shì)曲線圖，以及操作記錄和打印報(bào)表；

　?。?）參數(shù)修改，擁有高等級(jí)的操作人員可以進(jìn)人工藝流程圖中的各個(gè)設(shè)備控制界面中，對(duì)每個(gè)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于每個(gè)操作人員的操作，系統(tǒng)都會(huì)做自動(dòng)的記錄，沒有經(jīng)過登錄的人無法操作系統(tǒng)。根據(jù)權(quán)限的不同，可將操作人員分成3種，操作人員可按照自己的操作等級(jí)（用戶權(quán)限等級(jí)）進(jìn)行操作。a負(fù)責(zé)報(bào)警監(jiān)督的操作人員只需查看報(bào)警信息欄；b負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的操作人員可以進(jìn)入操作菜單的各個(gè)界面，查看歷史數(shù)據(jù)、歷史報(bào)警、趨勢(shì)曲線圖，以及操作記錄和打印報(bào)表；c擁有高級(jí)權(quán)限的操作人員可以進(jìn)入工藝流程圖中的各個(gè)設(shè)備控制界面中，對(duì)每個(gè)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

２、設(shè)備控制模塊

　　主控界面上畫有水廠工藝流程圖，標(biāo)出了水廠各主要設(shè)備的位置和相互連接的管道，通過點(diǎn)擊各設(shè)備的圖標(biāo)，能進(jìn)人具體的設(shè)備管理界面，有高級(jí)操作權(quán)限的操作人員可查看各設(shè)備的工作狀態(tài)，調(diào)整設(shè)備的參數(shù)，以使設(shè)備達(dá)到正常工作狀態(tài)。

３、報(bào)警模塊

　　主控界面和各具體設(shè)備控制界面都包含報(bào)警功能。報(bào)警模塊提供數(shù)據(jù)表，記錄當(dāng)前設(shè)備故障或工作不穩(wěn)定的信息，操作人員可根據(jù)這些信息來判斷設(shè)備工作狀態(tài)不佳的原因，通過調(diào)整設(shè)備各參數(shù)和開關(guān)使設(shè)備恢復(fù)正常的工作。所有信息分為通訊告警、緊急告警、一般告警和不告警4個(gè)告警等級(jí)。對(duì)采集的數(shù)據(jù)分為兩種類型，模擬類型根據(jù)其上下限來決定是否報(bào)警，數(shù)字類型根據(jù)其值是否正常來報(bào)警。所有的告警，不論是已消失的還是仍存在的，都必須存人數(shù)據(jù)庫，每個(gè)告警內(nèi)容包括告警時(shí)間、告警內(nèi)容、確認(rèn)時(shí)間、確認(rèn)人和消除時(shí)間等。告警應(yīng)有聲音提示，告警聲音可通過按鈕消除，消除時(shí)必須登記消除人員的信息。在報(bào)警信息欄中，用戶可以對(duì)單個(gè)報(bào)警信息響應(yīng)，也可對(duì)一組信息響應(yīng)。對(duì)故障的設(shè)備操作人員能夠直接進(jìn)入相關(guān)單元進(jìn)行檢查，并調(diào)整設(shè)備的參數(shù)，以使設(shè)備達(dá)到正常的工作狀態(tài)。

 

 

 

 

　　基于現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)建立的水廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)輸出和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查看，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境工藝圖象采集、記錄、搜索和打印等一體化工藝控制流程。它主要有以下特點(diǎn)：

１、開放性

　　該監(jiān)控系統(tǒng)建立了統(tǒng)一的、開放的工廠底層網(wǎng)絡(luò)，用戶可以按照自己的需要和考慮把來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)。

２、安全性和可靠性

　　水廠內(nèi)的以太網(wǎng)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問采用點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式，廠內(nèi)部不提供Web服務(wù)，這樣可保證廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的安全性；系統(tǒng)包含自動(dòng)報(bào)警模塊，設(shè)備故障時(shí)可及時(shí)提醒操作人員采取相應(yīng)措施；利用以太網(wǎng)技術(shù)把廠區(qū)內(nèi)的所有計(jì)算機(jī)連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上采用兩臺(tái)監(jiān)控（主/副）計(jì)算機(jī)，保證了實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控的可靠性，避免了由于一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的暫時(shí)故障而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的問題。另外，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，由于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號(hào)相比，它從根本上提高了測(cè)量與控制的精確度，減少了傳送誤差。同時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少了信號(hào)的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。

３、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)靈活

　　對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)采用不同的處理方式，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過刻平均處理，然后再對(duì)刻平均數(shù)據(jù)進(jìn)行日平均處理，使得出的較終數(shù)據(jù)具有代表性；在數(shù)據(jù)庫的維護(hù)上，可以設(shè)置自動(dòng)或手動(dòng)方式來維護(hù)，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以及時(shí)清除，對(duì)平均數(shù)據(jù)可以設(shè)定自動(dòng)清除周期。

４、資源利用靈活

　　控制中心有眾多曲線和報(bào)表，為生產(chǎn)運(yùn)行及維護(hù)提供重要手段；系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程撥號(hào)上網(wǎng)功能，以便管理人員在任何有電話的地方都可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)水廠的運(yùn)行情況和進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢；同時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)卡，由于以太網(wǎng)的通用性，將來可方便地在網(wǎng)上增加任意品牌的PLC從站（必須支持以太網(wǎng)），這樣就方便了以后的功能擴(kuò)展?？刂朴肞LC通過以太網(wǎng)卡掛在網(wǎng)上，可用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的遠(yuǎn)程控制及實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)參數(shù)報(bào)表打印等功能。各從站PLC可自動(dòng)從網(wǎng)上脫離，以方便維修工作；也可自動(dòng)重新進(jìn)人網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，再次投入使用。

 

　　康卓自來水廠智能監(jiān)控解決方案已成功應(yīng)用于自來水廠，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)中PLC與PC微機(jī)的串行通信方法穩(wěn)定可靠，效果良好，該控制系統(tǒng)完全滿足自來水生產(chǎn)工藝要求。