摘要：以太網(wǎng)用于系統(tǒng)的管理層桶淡，DH+網(wǎng)和無線通訊用于各PLC控制器及計(jì)算機(jī)操作站之間的控制層通訊，

引言

　　自來水廠的制水過程是從水源地取水經(jīng)輸水管網(wǎng)至水廠經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后通過配水管網(wǎng)送至用戶寥掐。北京市石景山區(qū)楊莊水廠是以地下水為水源的水廠靴寂，規(guī)劃供水管線39千米，其中輸水管線4千米召耘，配水管網(wǎng)35千米百炬，工期工程設(shè)計(jì)供水能力為5萬噸/日，1998年月12月正式供水污它。該廠有10口水源井剖踊、1口補(bǔ)壓井及1 配個(gè)水廠，水源井潛水泵電動(dòng)機(jī)容量為6臺85KW衫贬、4臺45KW德澈，補(bǔ)壓井為45KW，配水廠內(nèi)有配水泵房一座固惯、清水池兩座梆造、變電站一個(gè)、加氯間一座葬毫、綜合樓一座镇辉，配水泵房內(nèi)有6臺160KW配水泵，其中2臺為變頻調(diào)速泵诚咪，4臺工頻泵圾篱，由兩路10KV/0.4KV容量為800KVA變壓器啸席，加氯間有3臺加氯機(jī)搭肠，配水管網(wǎng)設(shè)有8個(gè)遠(yuǎn)端壓力測量點(diǎn)。我們針對水廠制水過程的特點(diǎn)和對控制系統(tǒng)的功能要求币皂，并根據(jù)該廠的具體情況眯华，最終決定采用羅克韋樂自動(dòng)化的基于PLC的SCADA系統(tǒng)和基于客戶/服務(wù)器HMI組態(tài)軟件RSView32活動(dòng)顯示系統(tǒng)(Active Display System ，ADS)　　

2筋擒、水廠對控制系統(tǒng)的要求

　　2.1拇掺、分散性

　　水廠最大的特點(diǎn)是地域極為分散则菌。通常水源地、補(bǔ)壓井赚毫、測壓點(diǎn)距離廠區(qū)幾公里甚至幾十公里踏靴，這樣就造成控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)分散，因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系統(tǒng)筹柠。此外窜无，控制功能也具有分散性，如各配水泵适袜、水源井能分別地柄错，互不影響地進(jìn)行起動(dòng)或停止控制。

　　2.2 集中監(jiān)控

　　為了節(jié)省人力苦酱，降低制水成本售貌，水源井、補(bǔ)壓井等應(yīng)常常是無人值守疫萤，操作人需要在中控室對整個(gè)水廠進(jìn)行集中監(jiān)控颂跨。

　　2.3 小型化、集成化

　　以水源井為例扯饶，泵房內(nèi)通常有一口號或兩口井毫捣，對一臺或兩臺泵的控制點(diǎn)數(shù)很少，對于管網(wǎng)測壓點(diǎn)也很少帝际。因此為了降低系統(tǒng)造價(jià)蔓同，控制系統(tǒng)需要小型化、低成本的具有集成SCADA通訊功能的控制器蹲诀。

　　2.4 適應(yīng)性

　　通常水源井泵房內(nèi)環(huán)境溫度一年四季變化很大斑粱，對于北方地區(qū)更是如此，此外供水量隨著季節(jié)和白天夜晚有很大變化管员，控制系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)環(huán)境和供水量的變化褂省，保持穩(wěn)定供水。

　　2.5 以邏輯控制為主

　　水廠的控制大部份是對輸水泵和配水泵的邏輯控制溅逃，回路控制通常只應(yīng)用在加氯量及出水壓力的控制葵稚。而邏輯控制是可編程序控制器(PLC)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，因此這也是目前水廠的控制系統(tǒng)廣泛采用PLC的原因少锭。

　　2.6 可靠性洁席、安全性

　　水廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到千家萬戶谎躁，所以從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)值唉、軟硬件產(chǎn)品質(zhì)量到控制程序編制等各個(gè)環(huán)節(jié)都必須是高可靠性的。

　　2.7 可維持性

　　系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和硬件方面具有強(qiáng)大的報(bào)警和故障自診斷功能港赂，方便工程師對系統(tǒng)故障進(jìn)行分析和維護(hù)旭手。

　　2.8 可擴(kuò)展性

　　系統(tǒng)應(yīng)采用具有一定標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用較為廣泛的軟硬件產(chǎn)品，并考慮一定的余量涉功，為將來水廠的擴(kuò)建及系統(tǒng)的變更打下基礎(chǔ)汁掠。

　　2.9 開放性

　　開放性是用戶對控制系統(tǒng)的普遍需求。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的普及集币，人們越來越需要過程控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)交互信息调塌，從而實(shí)現(xiàn)管理與控制一體化。盡管各控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家在現(xiàn)場控制器模塊級還不可能完全開放或通用惠猿，但必須要求上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有開放性羔砾，例如：監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)基于微軟公司的WindowsNT、2000或9X平臺偶妖，支持各種規(guī)范的協(xié)議如OPC姜凄、ODBC、ActiveX趾访、DDE等态秧。

3、 控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　3.1 控制系統(tǒng)硬件　楊莊水廠根據(jù)系統(tǒng)不同功能層次采用四種通信方式扼鞋，共有19個(gè)PLC控制站構(gòu)成控制系統(tǒng)申鱼。以太網(wǎng)用于系統(tǒng)的管理層，DH+網(wǎng)和無線通訊用于各PLC控制器及計(jì)算機(jī)操作站之間的控制層通訊云头，遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)用于配水廠PLC控制器與變頻器\軟起動(dòng)器的設(shè)備層通訊捐友，管理層與控制層通過服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息交互。DH+網(wǎng)和遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)采用屏蔽雙絞線進(jìn)行通訊锁澡，具有連接方便埋吊、通訊距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，是PLC通訊應(yīng)用很廣的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)神翁，在通訊速度為57.6Kbps下愈苛，不加中繼可達(dá)10000英尺(3040米)加中繼可達(dá)12公里，DH+網(wǎng)可掛接64個(gè)控制器誓贝，遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)可掛接32個(gè)設(shè)備伶门。無線通訊采用具有SCADA功能DF1主從通訊協(xié)議，PLC通過其標(biāo)準(zhǔn)RS232口與數(shù)傳電臺相連來實(shí)現(xiàn)無線通訊剑瞻，通訊速率為9600bps/19200 bps棵擂。PLC1作為SCADA系統(tǒng)的主站用于控制和監(jiān)測配水系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，PLC2用于監(jiān)控加氯系統(tǒng)撼遵，PLC00~PLC03眨仪、PLC07分別控制0#~3#峭桅、07#水源井甜杰，PLC05柑爸、PLC08分別控制5#、6#盒音、和8#表鳍、9#兩口水源井，PLC10控制10#補(bǔ)壓井祥诽，PLC11~PLC18用于配水管網(wǎng)壓力監(jiān)測譬圣，位于中控室的OS1、OS2計(jì)算機(jī)PLC00~PLC02控制器只采用DH+網(wǎng)進(jìn)行通訊;3#水源井~9#水源井距廠區(qū)較遠(yuǎn)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有雄坪，為了防止通訊電纜被意外切斷影響水廠的運(yùn)行厘熟，PLC03~08控制器采用互為熱備的DH+網(wǎng)和無線通訊，通常性況下采用速度較高的DH+有線通訊维哈，一旦DH+網(wǎng)通訊失敗绳姨，系統(tǒng)將自動(dòng)轉(zhuǎn)換到DF1無線通訊;10#補(bǔ)壓井和測壓點(diǎn)距離廠區(qū)更遠(yuǎn)，采用有線通訊方式代價(jià)太高阔挠，因此PLC10及PLC11~PLC18控制器只采用DF1無線通訊方式飘庄。

　　在控制系統(tǒng)中，用于配水管網(wǎng)壓力監(jiān)測的PLC11~PLC18采用最為經(jīng)濟(jì)的微型可編程控制器MicroLogix1000购撼，其它控制器均選取用可編程控制器SLC5/04措暗，用于1#、6#配水泵的變頻器采用A-B公司1336Plus變頻器纯亲，其它配水泵和水源井都采用A-B公司具有泵控功能的SMC Dialog plus智能馬達(dá)控制器递蚪，HMI操作站選用研華586工控機(jī)，ADS服務(wù)器采用惠普HP E60服務(wù)器羞遭，工控機(jī)将窗、服務(wù)器的DH+通訊接口卡采用A-B公司的1784-KTX，無線通訊電臺采用美國MDS公司數(shù)字電臺MDS 2710零反。

　　3.2 控制系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件

　　水廠的人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由位于中控室的兩套RSView32計(jì)算機(jī)操作站和位于綜合樓的基于客戶/服務(wù)器RSView32活動(dòng)顯示系統(tǒng)(ADS)組成泻畏。操作站安裝Windows95操作系統(tǒng)作為RSView32運(yùn)行平臺，ADS服務(wù)器安裝Windows NT Server運(yùn)行平臺迫讨，ADS客戶端安裝Windows98中文版操作系統(tǒng)作為RSView32 ADS Client運(yùn)行平臺委丈。RSView32是羅克韋樂自動(dòng)化軟件公司采用開放技術(shù)，以MFC(微軟基礎(chǔ)級)凤阱、DCOM(分布元件對象)組件技術(shù)為基礎(chǔ)的人機(jī)監(jiān)控軟件什偷，是第一個(gè)在圖形顯示中利用ActiveX、VBA芹枷、OPC的MMI產(chǎn)品衅疙，提供了監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集等全部功能，是一個(gè)使用方便饱溢、可擴(kuò)展性強(qiáng)喧伞、監(jiān)控性能高的監(jiān)控組態(tài)軟件。RSView32 ADS將RSView32功贖罪MMI軟件擴(kuò)展為客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)绩郎。ADS服務(wù)器不僅可在現(xiàn)場潘鲫，而且可以通過國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)在世界任何地方連接進(jìn)入±哒龋客戶端可以采用ADS軟件或Internet Explorer作為監(jiān)控軟件平臺溉仑。ADS最多可以同時(shí)支持20個(gè)特許的客戶連接。系統(tǒng)的安全策略利用Windows NT和RSView32提供的雙重安全功能状植，Windows NT在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層面負(fù)責(zé)管理操作人員或系統(tǒng)管理員和登錄浊竟，而RSView32通過設(shè)置不同的安全級別在應(yīng)用層面對用戶的操作權(quán)限進(jìn)行控制，從而保證系統(tǒng)和正常操作津畸，防止越權(quán)操作逐沙。

　　3.3 控制系統(tǒng)SCADA協(xié)議

　　A-B公司的可編程控制器SLC5/04和MicroLogix1000具有內(nèi)置的多功能的標(biāo)準(zhǔn)RS232接口通道0，通過該接口可以和編程器連接進(jìn)行編程版挣，也可以建立DH485網(wǎng)絡(luò)蔓酣，還可以實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)功能。該RS232接口有兩種工作方式婆裹，一種是系統(tǒng)方式载甸，另一種是用戶方式，系統(tǒng)方式支持DH485和DFI通訊協(xié)議乱险，用戶方式支持標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼方式齐犀，通訊速率從110bps到19.2bps可組態(tài)。DFI協(xié)議是A-B公司PLC系統(tǒng)廣泛支持的通訊協(xié)議石检，包括各系列PLC及裝有RS Linx通訊軟件的計(jì)算機(jī)均支持DFI協(xié)議滥捣，通過該協(xié)議可以構(gòu)成基于PLC的SCADA系統(tǒng)。DFI協(xié)議支持點(diǎn)對點(diǎn)全雙工通訊模式以及點(diǎn)對多點(diǎn)半雙工主從通訊模式惯斥，DFI主從通訊方式支持包括主站在內(nèi)的多達(dá)255個(gè)站沦昆，站地址為0-255。SLC5/04通道0可組態(tài)選擇DFI全雙工病趋，DFI半雙工主或DFI半雙工從愿凶，MicroLogix1000通道0可選擇DFI全雙工或DFI半雙工從。楊莊水廠無線通訊SCADA系統(tǒng)采用點(diǎn)對多點(diǎn)半雙工通訊模式存哲，PLC1作為主站采用DFI半雙工主通訊方式因宇，其它PLC控制器作為從站采用DFI半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各從站輪詢方式并通過信息(MSG)指令來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的祟偷。DFI主從通訊方式不僅能實(shí)現(xiàn)主站與從站的通訊察滑，而且能實(shí)現(xiàn)從站與從站的通訊打厘。主站對從站的通訊可組態(tài)面基于信息的輪詢方式或標(biāo)準(zhǔn)的輪詢方式。

4贺辰、 控制系統(tǒng)功能

　　4.1 可靠的控制策略

　　互為備用户盯。在控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)上，各配水泵魂爪、輸水泵都具有獨(dú)立的控制功能互為備用先舷，相互之間既可以在自動(dòng)控制方式下實(shí)現(xiàn)任意組合聯(lián)鎖控制艰管，也可以地手動(dòng)控制方式下獨(dú)立控制滓侍。中控室的兩臺操作站具有同等的功能且互為熱備，當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時(shí)也不會影響水廠的操作牲芋。水源井PLC通訊采用了互為備用的DH+有線和DFI無線通訊撩笆。

　　就地和遠(yuǎn)程控制方式。各配水泵情庐、輸水泵通過配水泵控制柜上的選擇開關(guān)筷疹，可以選擇就地控制方式和遠(yuǎn)程控制方式。遠(yuǎn)程控制是通過計(jì)算機(jī)操作站由PLC控制泵啟停辙资，就地控制是用控制柜或現(xiàn)場操作箱上的按鈕控制泵的啟停瞳竖。當(dāng)PLC處于編程狀態(tài)或出現(xiàn)故障時(shí)可以采用就在控制方式。就地和遠(yuǎn)程控制方式相互切換不會影響泵的運(yùn)行癌雷。

　　4.2 配水泵的控制

　　手動(dòng)控制乡捧。各配水泵在遠(yuǎn)程控制方式下分手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。手動(dòng)控制是由操作員根據(jù)管網(wǎng)的壓力情況對配水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作魄仙。遠(yuǎn)程控制方式下配水泵與電動(dòng)閥的聯(lián)鎖控制都由PLC自動(dòng)完成牵观。

　　自動(dòng)控制。PLC根據(jù)出水壓力和變頻器的輸出頻率水惑，處于自動(dòng)方式的配水泵進(jìn)行循環(huán)啟退裕控制，循環(huán)啟推悖控制的規(guī)則是先開先停悟旧。

　　4.3 水源井輸水泵的控制

　　4.4 出水壓力變參數(shù)PID調(diào)節(jié)

　　出水壓力的調(diào)節(jié)是通過變頻器控制配水泵的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)場調(diào)試中减拭，我們發(fā)現(xiàn)固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)不能解決供水高峰的出水壓力控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性問題澜沟。我們通過采用變參數(shù)PID調(diào)節(jié)方法很好地解決了這一問題。變參數(shù)PID調(diào)節(jié)是根據(jù)出水流量的大小采用不同的PID參數(shù)進(jìn)行出水壓力調(diào)節(jié)峡谊。

　　4.5 出水壓力自動(dòng)設(shè)定

　　配水管網(wǎng)的壓力損失大小隨著供水量的變化而不同茫虽，供水量越大壓力損失也越大。力了達(dá)到既滿足用戶對水壓穩(wěn)定的要求又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)既们，我們根據(jù)出水量濒析、出水壓力及各測壓點(diǎn)壓力測量值正什，采用模糊控制的方法對出水壓力進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定。

　　4.6 豐富的畫面顯示功能

　　在計(jì)算機(jī)操作站顯示的畫面有工藝流程主畫面号杏、工藝流程分畫面婴氮、高低壓供電監(jiān)控畫面、設(shè)備操作畫面盾致、趨勢圖主经、調(diào)用菜單畫面、報(bào)警畫面庭惜、報(bào)表畫面仇钞、防盜報(bào)警畫面。操作人員通過調(diào)用這些畫面可以全面地了解水廠的運(yùn)行情況籽钝，并且很方便地對設(shè)備操作毯甘。

　　4.7 故障診斷與報(bào)警處理功能

　　在各設(shè)備的操作畫面中都列出其起動(dòng)條件狀態(tài)，如：上電情況航赦、通訊狀態(tài)沙书、故障狀態(tài)、就地/遠(yuǎn)程狀態(tài)犹狮、熱繼狀態(tài)等优学。記錄報(bào)警發(fā)生時(shí)的有關(guān)信息，如：故障標(biāo)簽名稱箱藏、報(bào)警信息陡敞、故障報(bào)警時(shí)間、確認(rèn)報(bào)警時(shí)間等朽晓，并對報(bào)警信息進(jìn)行管理撮点。

　　4.8 多重主設(shè)備保護(hù)功能

　　1336 Plus變頻器和SMC Dialog Plus智能馬達(dá)控制器提供了多重設(shè)備保護(hù)功能，如：過載方仿、失速及堵轉(zhuǎn)固棚、欠載、欠壓仙蚜、過壓此洲、電壓不平衡等保護(hù)。

　　4.9 報(bào)表功能

　　本系統(tǒng)輸出的報(bào)表有以下五種委粉，即輸水工藝參數(shù)日報(bào)表呜师、配水工藝參數(shù)日報(bào)表、輸水工藝參數(shù)月報(bào)表贾节、配水工藝參數(shù)月報(bào)表汁汗、水廠工藝參數(shù)年報(bào)表。

　　4.10 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

　　采用基于客戶/服務(wù)器HMI組態(tài)軟件RSView32 ADS栗涂，實(shí)現(xiàn)了對水廠的遠(yuǎn)程監(jiān)控知牌。操作人員可在中央控制室對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控祈争、公司經(jīng)理、廠長角寸、工程師坐在辦公室甚至在家里也可以監(jiān)控水廠的運(yùn)行情況菩混。

5、 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)在該水廠已穩(wěn)定運(yùn)行三年多叁席，運(yùn)行結(jié)果表明羅克韋爾自動(dòng)化的PLC基于SCADA系統(tǒng)能充分滿足對水廠控制系統(tǒng)的要求棍潜，對水廠的安全運(yùn)行、提高供水質(zhì)量蚕察、節(jié)能降耗针如、優(yōu)化管理等方面起到了至關(guān)重要的作用。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)潜佑，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享锨飞，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)诫幼，也不構(gòu)成任何其他建議镐准。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳翅殃，對此類作品本站僅提供交流平臺诈金，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻臊娩、圖片拐棺、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時(shí)間告知框全，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容察绷，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn津辩。