1 項目背景
        咸寧永安污水處理廠是咸寧市的重點工程驱入，于2009年投入運行雳誉，由武漢市天創(chuàng)環(huán)保有限公司負責管理∠澄蹋現在要實現武漢天創(chuàng)環(huán)保對咸寧污水處理廠的實時監(jiān)控。咸寧市永安污水處理廠位于咸寧市使城，而武漢天創(chuàng)環(huán)保有限公司位于武漢市蚀抄，這兩地之間如果鋪設光纜，不僅投資巨大蛆骨，而且施工也不可能牌盖，如果采用電信的專線，費用巨大而且施工需要電信配合洒妈“芍＃考慮到武漢天創(chuàng)環(huán)保有限公司已有VPN路由器，而咸寧污水處理廠已采用三維力控組態(tài)軟件獲取了和利時LK系列PLC的實時運行數據蛮碾，并且該上位機已經接入了Internet（曾用于監(jiān)控畫面WEB發(fā)布）颗蝶。那么咸寧污水處理廠即可通過VPN撥號接入武漢天創(chuàng)環(huán)保有限公司的路由器，使咸寧上位機接入武漢天創(chuàng)環(huán)保公司的局域網俭厚。武漢天創(chuàng)環(huán)保公司的上位機則利用OPC接口户魏，監(jiān)控咸寧污水處理廠的下位實時運行數據。
        2 污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能概述
        2.1 污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結構
        咸寧永安污水處理廠自動化控制系統(tǒng)分為三級管理挪挤，包括生產管理級（中央控制室）叼丑、現場控制級（PLC控制站）和就地控制級。現場各種數據通過PLC系統(tǒng)進行采集扛门，并通過主干通訊網絡（工業(yè)光纖環(huán)網）傳送到中央控制室監(jiān)控計算機集中監(jiān)控和管理幢码，傳輸介質為光纖，通訊速率為1000Mbps尖飞。同樣，中央控制室監(jiān)控計算機的控制命令也通過上述通道傳送到PLC的測控終端店雅，實施各單元的分散控制≌現場與中央控制室之間通過高速工業(yè)以太網連接，高速工業(yè)光纖環(huán)網采用開放式的總線結構，以便于實現近遠期系統(tǒng)的無縫對接沮明。
        （1）生產管理級（中央控制室）
        中央控制室配置一套工程師站辕坝、一臺操作員站、一臺圖表打印機施式、一套UPS電源酷卖、一臺網絡機柜。中央控制室主要完成對生產過程的管理涎花、調度喊宿、集中操作、監(jiān)視瞒酪、系統(tǒng)功能組態(tài)荞宰、控制參數在線修改和設置、記錄测佛、報表生成及打印度潜、故障報警及打印，對實時采集的數據進行處理影凿，控制操作以及分析統(tǒng)計等功能致殉。通過高分辨率液晶顯示器及投影儀可直觀地動態(tài)顯示全廠各工藝流程段的實時工況、各工藝參數的趨勢畫面第勉，使操作人員及時掌握全廠運行情況逃铝。
        （2）現場控制級（PLC控制站）
        現場控制站配置有和利時控制柜三套，和利時機柜配置三套UPS電源螺句。和利時柜內包括和利時公司LK系列可編程序控制器虽惭、24VDC電源裝置、光纖以太網交換機蛇尚、過電壓保護裝置芽唇、小型斷路器、接線端子取劫、小型繼電器匆笤、安裝連接線纜及附件等。現場控制級接受生產管理級的調度谱邪，但并不依賴于生產管理級而運行：若監(jiān)控計算機出現故障或者并沒有投入使用或者通信網絡出現故障炮捧，現場控制站仍繼續(xù)正常工作，對整個工藝過程沒有影響惦银。
        （3）就地手動控制
        現場控制站還具有“就地手動控制”功能咆课。將現場控制箱上的“就地/遠程”旋鈕切換至“就地”位置，通過箱上的“啟動/停止”按鈕實現就地手動控制扯俱。
        2.2 污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式
        咸寧污水廠自動化控制系統(tǒng)控制方式設計為現場設備就地手動控制书蚪、控制系統(tǒng)遠程手動控制、控制系統(tǒng)遠程自動控制三種控制方式。三種方式的級別由高到低依次為就地手動维似、遠程手動冀远、遠程自動。
        （1）就地手動模式
        設備的現場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“就地”方式時顺诽，通過現場控制箱或MCC控制柜上的按鈕實現對設備的啟/停峰毙、開/關操作。設備的急停按鈕或其他保護和安全連鎖裝置（例如過載保護韵披、溫度及液位保護等）必須是硬線連接至電氣控制回路失臂，不受方式選擇開關的限制。現場控制箱（柜）在開關在“手動”位置時笑院，設備為離線方式贿桃，PLC不能對設備進行任何控制。
        （2）遠程手動模式
        即遠程手動控制方式±嘤瘢現場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式時裹视，操作人員通過操作終端（HMI）或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標器或鍵盤選擇“手動”方式并對設備進行啟/停、開/關操作嫂茸。
        （3）遠程自動模式
        現場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式缠黍，且現場控制站的“自動/手動”設定為“自動”方式時，設備的運行完全由各PLC根據現場的工況及控制要求來完成對設備的運行或開/關控制药蜻，而不需要人工干預瓷式。
        3 污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)VPN的實現
        VPN（Virtual Private Network）是利用IP網絡來傳輸私有信息而形成的邏輯網絡，從而為用戶提供高安全性语泽，且比專線價格低廉的資源共享和互連服務贸典。它具有同客戶原有的私有網絡相同的安全性、優(yōu)先級特性踱卵、易管理性和穩(wěn)定性廊驼。它可以滿足客戶對原企業(yè)內部局域網與遠程辦公室、移動用戶間無縫連接的要求惋砂，將網絡連接擴展到客戶妒挎、供貨商、合作者和關鍵用戶以形成外部網（Extranet）西饵，來降低商業(yè)運作開支和提升服務質量（包括速度酝掩、簡便性和保密性上的提升）。實施VPN時眷柔，較多使用的隧道協(xié)議包括二層隧道協(xié)議MPLS棋叁、L2TP和三層隧道協(xié)議IPsec等，常見VPN有：MPLS VPN允纬、VPDN铜部、IPsecVPN等偶嘁。由于VPN是在Internet上臨時建立的安全專用虛擬網絡，節(jié)省了租用專線的費用睦氧，在運行的資金支出上，除了購買VPN設備秦谁，所付出的僅僅是向當地的ISP支付一定的上網費用世砰，這就是VPN價格低廉的原因。本系統(tǒng)的VPN結構示意圖如圖1所示以称，咸寧通過VPN撥號接入武漢局域網友合。

圖1  VPN結構示意圖

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        4 污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)OPC的配置
        OPC（OLE for Process Control）的出現為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁。在過去烘幅，為了存取現場設備的數據信息颊夷，每一個應用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數。由于現場設備的種類繁多钉答，且產品的不斷升級础芍，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負擔。通常這樣也不能滿足工作的實際需要数尿，系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性仑性、可靠性、開放性右蹦、可互操作性的即插即用的設備驅動程序诊杆。在這種情況下，OPC標準應運而生何陆。OPC標準以微軟公司的OLE技術為基礎晨汹，它的制定是通過提供一套標準的OLE/COM接口完成的，總而言之贷盲，OPC是作為工業(yè)標準定義的特殊的COM接口淘这。COM是Component Object Model的縮寫，是所有OLE機制的基礎晃洒。COM是一種為了實現與編程語言無關的對象而制定的標準慨灭，這種標準可以使兩個應用程序通過對象化接口通訊，而不需要知道對方是如何創(chuàng)建的球及。在Windows NT4.0操作系統(tǒng)下慢夸，COM規(guī)范擴展到可訪問本機以外的其它對象，一個應用程序所使用的對象可分布在網絡上化歪，COM的這個擴展被稱為DCOM（Distributed COM）咕菱。通過DCOM技術和OPC標準，完全可以創(chuàng)建一個開放的敛档、可互操作的控制系統(tǒng)軟件珍喘。OPC規(guī)范了接口函數殿潜，不管現場設備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問性谬，從而保證軟件對客戶的透明性灌次，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來，提高了系統(tǒng)的開放性和可互操作性连嘹，通常在系統(tǒng)設計中采用OLE自動化標準接口颈有。
        咸寧污水處理廠中控室上位機使用的組態(tài)軟件是力控Forcecontrol 6.1烫饼，自帶OPC服務跪呈，但是需要在Forcecontrol 6.1系統(tǒng)配置里設置初始啟動程序吃衅，配置如圖2所示谣旨。武漢天創(chuàng)環(huán)保監(jiān)控中心使用的是和利時公司Hollyview6.53上位組態(tài)慢叨，在開發(fā)好所有監(jiān)控畫面以后没靖，在工程瀏覽器里面雙擊打開OPC服務器漾峡，配置如圖3所示深夯。在網絡節(jié)點名處輸入咸寧VPN撥號連接獲取的武漢局域網的IP地址弱卡，即可連接到咸寧的OPC乃正，之后在各個實時數據畫面上添加咸寧OPC的IO點。咸寧污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)主畫面如圖4所示谐宙。

圖2  咸寧污水處理廠中控室OPC服務器的配置

 圖3  武漢天創(chuàng)環(huán)保監(jiān)控中心OPC客戶端的配置

圖4  咸寧污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)主畫面

        5 總結
        隨著工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展烫葬，遠程監(jiān)控的需求越來越多，而選擇最優(yōu)化的數據傳輸方式凡蜻，可以提高數據傳輸安全性和穩(wěn)定性搭综，并最大化的節(jié)省費用。一般遠程監(jiān)控通常采用無線方式划栓。而無線通訊比較容易受到干擾兑巾，數據的安全也不能保障。GPRS等方式不能提供大數據量的穩(wěn)定傳輸忠荞，并且無法突破城市之間的超遠距離遠程監(jiān)控蒋歌。在這種情況下，采用VPN和OPC的方式是一個較為理想的選擇锌瓤。VPN具有價格低廉风承、安全、穩(wěn)定且容易管理等優(yōu)點铝琐。OPC則可以提供高速的數據傳輸性能家漂，具有分布式COM的安全管理機制，并且開發(fā)簡單瑟毡。結合VPN和OPC開發(fā)的應用程序斯癞，不僅代碼數量少，而且可以遠程維護伸果，非常適合類似本系統(tǒng)情況的用戶使用板薛。

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