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隨著(zhù)城市建設和經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人口的急劇增長(cháng)。引起用水量的不斷增加，同時(shí)對城市的供水控制系統提出了更高的要求，如何把現代科技手段運用到水廠(chǎng)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內先進(jìn)的自來(lái)水廠(chǎng)智能監控系統設計、生產(chǎn)廠(chǎng)家。如南京市自來(lái)水總公司電氣自動(dòng)化控制系統由南京康卓環(huán)境科技有限公司承建，該系統用于水廠(chǎng)操作人員可以在水廠(chǎng)控制室遠程監測廠(chǎng)內水池水位、進(jìn)場(chǎng)流量、出廠(chǎng)流量、出廠(chǎng)壓力、水質(zhì)等信息；遠程監測加壓泵組、配電設備及其他自動(dòng)化設備的工作情況；可以遠程控制加壓泵的啟停。自來(lái)水公司調度中心工作人員及公司主管領(lǐng)導可以遠程監測各水廠(chǎng)的工作情況及水廠(chǎng)操作人員的操作情況。

 

 

 

1、系統環(huán)境

　　（1）硬件環(huán)境

　　液位變送器，壓力變送器，濁度檢測儀，余氯檢測儀，PLC，防雷系統，無(wú)線(xiàn)數傳機，UPS，RTU，工控機，一般計算機。

　　（2）軟件環(huán)境

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

 

２、系統網(wǎng)絡(luò )結構

　　本監控系統為集散型開(kāi)放體系，采用透明的通訊方式，集中監視和管理整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，采用現場(chǎng)總線(xiàn)和以太網(wǎng)結合的網(wǎng)絡(luò )結構。Profibus由3部分組成，根據水廠(chǎng)監控系統采用單主站結構的特點(diǎn)，選擇其中的Profibus-DEProfibus—DP是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高速通信連接，專(zhuān)為自動(dòng)控制系統和分散I/O設備之間的通信設計，用于分布式控制系統的高速數據傳輸，其傳輸速率可達12Mbit/s，一般構成單主站系統。整個(gè)監控系統網(wǎng)絡(luò )結構包括3部分，系統的網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示。

　　（1）現場(chǎng)設備層主要功能是連接現場(chǎng)設備，如濁度檢測儀、余氯檢測儀等，完成現場(chǎng)設備控制及設備間連鎖控制。主站（2萬(wàn)噸濾池PLC）負責主線(xiàn)通信管理及所有從站的通信。總線(xiàn)上所有設備生產(chǎn)工藝控制程序存儲在主站中，并由主站執行。現場(chǎng)控制PLC站組成廠(chǎng)區工業(yè)控制網(wǎng)，完成對各控制站范圍內的儀表、設備的監視與控制，并與中央控制室進(jìn)行數據通訊。

　　（2）車(chē)間監控層車(chē)間級監控通常要設立車(chē)間監控室，有操作員工作站及打印設備，主要實(shí)現生產(chǎn)設備狀態(tài)在線(xiàn)監控、設備故障報警及維護等。實(shí)驗室計算機和操作員計算機向下通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)（Profibus）與現場(chǎng)監控PLC相連，向上通過(guò)局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）與中央控制室計算機相連，其他遠程監視計算機通過(guò)GSM數傳機負責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(guò)專(zhuān)用軟件遠程撥號訪(fǎng)問(wèn)中央控制室服務(wù)器，瀏覽水廠(chǎng)運行狀況。

　　（3）工廠(chǎng)管理層通過(guò)在中央控制室設置兩臺監控計算機和廠(chǎng)長(cháng)室監視計算機實(shí)現工廠(chǎng)管理層，中央控制計算機通過(guò)現場(chǎng)總接收各現場(chǎng)PLC站傳送來(lái)的設備運行及儀表檢測參數，對現場(chǎng)數據進(jìn)行處理后實(shí)現統一管理和調度，并定期打印數據報表。廠(chǎng)長(cháng)室計算機只作監視用，可隨時(shí)觀(guān)察指揮現場(chǎng)生產(chǎn)運行及了解報表數據。

 

 

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

１、系統管理模塊

　　（1）用戶(hù)管理，包括操作人員增、刪、改，登錄，授權；

　　（2）信息查詢(xún)，負責數據處理的操作人員可以進(jìn)入操作菜單的各個(gè)界面，對水廠(chǎng)各設備的數據和工作狀態(tài)進(jìn)行觀(guān)測，查看歷史數據、歷史報警、趨勢曲線(xiàn)圖，以及操作記錄和打印報表；

　　（3）參數修改，擁有高等級的操作人員可以進(jìn)人工藝流程圖中的各個(gè)設備控制界面中，對每個(gè)設備的參數進(jìn)行調整。對于每個(gè)操作人員的操作，系統都會(huì )做自動(dòng)的記錄，沒(méi)有經(jīng)過(guò)登錄的人無(wú)法操作系統。根據權限的不同，可將操作人員分成3種，操作人員可按照自己的操作等級（用戶(hù)權限等級）進(jìn)行操作。a負責報警監督的操作人員只需查看報警信息欄；b負責數據處理的操作人員可以進(jìn)入操作菜單的各個(gè)界面，查看歷史數據、歷史報警、趨勢曲線(xiàn)圖，以及操作記錄和打印報表；c擁有高級權限的操作人員可以進(jìn)入工藝流程圖中的各個(gè)設備控制界面中，對每個(gè)設備的參數進(jìn)行調整。

２、設備控制模塊

　　主控界面上畫(huà)有水廠(chǎng)工藝流程圖，標出了水廠(chǎng)各主要設備的位置和相互連接的管道，通過(guò)點(diǎn)擊各設備的圖標，能進(jìn)人具體的設備管理界面，有高級操作權限的操作人員可查看各設備的工作狀態(tài)，調整設備的參數，以使設備達到正常工作狀態(tài)。

３、報警模塊

　　主控界面和各具體設備控制界面都包含報警功能。報警模塊提供數據表，記錄當前設備故障或工作不穩定的信息，操作人員可根據這些信息來(lái)判斷設備工作狀態(tài)不佳的原因，通過(guò)調整設備各參數和開(kāi)關(guān)使設備恢復正常的工作。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。對采集的數據分為兩種類(lèi)型，模擬類(lèi)型根據其上下限來(lái)決定是否報警，數字類(lèi)型根據其值是否正常來(lái)報警。所有的告警，不論是已消失的還是仍存在的，都必須存人數據庫，每個(gè)告警內容包括告警時(shí)間、告警內容、確認時(shí)間、確認人和消除時(shí)間等。告警應有聲音提示，告警聲音可通過(guò)按鈕消除，消除時(shí)必須登記消除人員的信息。在報警信息欄中，用戶(hù)可以對單個(gè)報警信息響應，也可對一組信息響應。對故障的設備操作人員能夠直接進(jìn)入相關(guān)單元進(jìn)行檢查，并調整設備的參數，以使設備達到正常的工作狀態(tài)。

 

 

 

 

　　基于現場(chǎng)總線(xiàn)和以太網(wǎng)建立的水廠(chǎng)自動(dòng)化監控系統，可進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)數據監控、數據存儲、數據安全、數據輸出和遠程數據查看，實(shí)現了實(shí)時(shí)現場(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(kāi)放性

　　該監控系統建立了統一的、開(kāi)放的工廠(chǎng)底層網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)可以按照自己的需要和考慮把來(lái)自不同供應商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統。

２、安全性和可靠性

　　水廠(chǎng)內的以太網(wǎng)和遠程數據訪(fǎng)問(wèn)采用點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式，廠(chǎng)內部不提供Web服務(wù)，這樣可保證廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )的安全性；系統包含自動(dòng)報警模塊，設備故障時(shí)可及時(shí)提醒操作人員采取相應措施；利用以太網(wǎng)技術(shù)把廠(chǎng)區內的所有計算機連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現數據共享；在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上采用兩臺監控（主/副）計算機，保證了實(shí)時(shí)現場(chǎng)數據監控的可靠性，避免了由于一臺監控計算機的暫時(shí)故障而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )癱瘓的問(wèn)題。另外，在網(wǎng)絡(luò )結構方面，由于現場(chǎng)總線(xiàn)設備的智能化、數字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差。同時(shí)，由于系統的結構簡(jiǎn)化，設備與連線(xiàn)減少，現場(chǎng)儀表內部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統的工作可靠性。

３、數據存儲靈活

　　對于實(shí)時(shí)數據和平均數據采用不同的處理方式，實(shí)時(shí)數據經(jīng)過(guò)刻平均處理，然后再對刻平均數據進(jìn)行日平均處理，使得出的較終數據具有代表性；在數據庫的維護上，可以設置自動(dòng)或手動(dòng)方式來(lái)維護，對實(shí)時(shí)數據可以及時(shí)清除，對平均數據可以設定自動(dòng)清除周期。

４、資源利用靈活

　　控制中心有眾多曲線(xiàn)和報表，為生產(chǎn)運行及維護提供重要手段；系統提供遠程撥號上網(wǎng)功能，以便管理人員在任何有電話(huà)的地方都可以隨時(shí)監測水廠(chǎng)的運行情況和進(jìn)行數據查詢(xún)；同時(shí)，采用標準以太網(wǎng)卡，由于以太網(wǎng)的通用性，將來(lái)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展。控制用PLC通過(guò)以太網(wǎng)卡掛在網(wǎng)上，可用上位機實(shí)現對PLC的遠程控制及實(shí)時(shí)監控、數據參數報表打印等功能。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，再次投入使用。

 

　　康卓自來(lái)水廠(chǎng)智能監控解決方案已成功應用于自來(lái)水廠(chǎng)，實(shí)際運行結果表明，系統中PLC與PC微機的串行通信方法穩定可靠，效果良好，該控制系統完全滿(mǎn)足自來(lái)水生產(chǎn)工藝要求。