汕尾市供水总公司 广东汕尾 516600
摘要：水厂的生产是一个非常复杂的综合工程项目，采用自动化供水系统，从而实现保证有效供水的同时消耗更少的资源，进而使水厂获得良好的经济效益以及社会效益。本文介绍了新地水厂第二期工程自控系统的总体结构，组成部分，系统软件及其功能。实践证明，该自控系统适合中小市镇规模的供水系统，为类似工程提供了借鉴。
关键词：供水工程；自动化系统；SCADA；可编程控制器（PLC）
随着社会发展越来越快，城市得到了前所未有的发展，城市的发展对于水厂供水系统的要求越来越高，无论是供水量还是供水系统的规模，对我国水厂都是巨大的挑战。面对能源短缺和水资源的匮乏，城市给水系统是合理利用水资源的重要一环，必须在确保整个给水系统安全可靠供水的前提下，以节能、节水为目标，进行现代化设计和改造。计算机和自动化控制系统的发展，促进了水厂供水系统的发展。
1工程概况
新地水厂位于汕尾市汕尾市区，该水厂满负荷供水量达到15万吨/日，整个自控系统包括：取水泵站、送水泵站、加药站、V型滤池和中控室组成。中控室有名调度室，它整合了水厂自动化生产及调度的职能。因此该系统还综合考虑了无线电调度系统，公司企业内部网络的衔接，建立水厂生产自动化系统，调度系统，公司企业内部网络（Intranet）系统三位一体的综合管理与控制系统；实现了通过无线电调度系统在新地水厂中控室就能监视输水，送水管线监测点的参数以及其他厂站的生产数据，同时将生产运行数据和管线监测数据以及自动化生产的数据实时送到公司内部网络。该系统管理涉及面较广，操作方便，控制灵活，比较合适市镇规模的供水系统。
2自动化系统总体构成
如图1所示，系统总体结构由新地水厂自动化系统、取水（一级）泵站和其他小型水厂的监控、输水管线测压点、供水总公司办公大楼和新地水厂自动化内部网构成。以太网用于系统的管理层，DH—485网和无线通信用于各PLC控制器及计算机操作站之间的控制层通信。管理层与控制层通过基于客户机/服务器HMI组态软件RSView32活动显示系统（Active Display System，ADS）服务器实现信息交互。DH—485网采用屏蔽双绞线进行通信，具有连接方便，通信距离远的特点，是PLC通信广泛应用的工业网络。无线通信采用具有SCADA功能的DF1主从通信协议，PLC通过其标准RS—232与数据电台相连实现无线通信，通信速率可达9600bit/s。
3.1新地水厂的自动化
如系统结构图2所示，水厂的自动化控制由管理层，控制层和设备层三层组成，采用集散形控制结构，以便实现“集中管理、分散控制”。自控系统包括：取水泵站PLC13、送水泵站PLC4、加药间PLC1即中心控制室（调度室）组成。中心控制室建在中控室同事具有对外调度SCADA功能。PLC1——PLC5采用A—B公司生厂的SLC5/03。
中控室能集中对全系统各种设备和生产运行数据进行监视和控制，主要工艺参数和设备的状态在模拟屏上显示，能实现三级控制，即就地手动控制、分站PLC控制、中控室集中控制。
（1）就地手动控制：能在就地通过控制箱或柜上的按钮或控制器对设备进行手动控制。
（2）分站PLC控制：各分站PLC执行自己的控制程序，处理该站现场I/O信号。在与中心控制室脱机或通信出现故障时，各分站能独立利用自己的PLC进行控制及PLC之间的通信。
（3）中控室集中控制：在中心控制室能对新地水厂生产过程和输水管线进行监测控制数据处理，对所控设备进行自动或遥控控制。在自动控制方式下能对厂站的相关设备进行联动控制，如开送水泵过程为先开泵后开阀，停泵过程为先开阀后停泵。若吸水井水位高于泵轴，直接开泵；若吸水井水位低于泵轴，开泵（泵阀联动），在遥控方式下能对各可控设备进行独立控制。
中心控制室配置两台HMI操作站，互为热备，用于对整个生产过程和输水管线运行情况的实行监控，并配置打印机打印报警、生产报表和曲线图等。在中心控制室还配置了一套模拟屏，可以直观、动态显示泵站和管线运行情况（包括所有设备的状态、主要工艺参数）。
3.2调度输水管线及各厂站测点组成
在SCADA系统中，用于输水管线和其他水厂参数监测的PLC6~PLC13采用微型可编程控制室MicroLogix1000，采用监测点的参数数据并作为SCADA系统的DF1从站。
3.3公司监视站组成
总公司监视站PLC5用作SCADA系统的从站，接收主站PLC1送来的水厂的生产数据、泵站和管线运行实时数据。公司内配置一台安装了ADS服务器的计算机以实现内部网与控制网络的通信。从而通过无线电通信统将水厂自控系统、调度系统和公司内部网络联成一体化网络。在经理室和有关职能部门配置监视终端，作为系统的客户机与公司网络上的其他任何终端一样只需安装ADS工作站或者WedBrowser，在授权的情况下均可以监视各个厂站、泵站和输水管线的运行情况。系统具有Internet/Intranet接口，可方便实现在任何地点、任何时候通过拨号上网的方式监视生产运行情况，即远程监视。
3.4系统软件的组成
系统软件是整个系统的核心，它主要包括操作系统监控软件平台等。中控室操作站采用主流的Windows 操作系统和RSView32人机监控组态软件。ADS服务器作为内部网上的工作站安装Windows 操作系统运行RSView32ADS Server。ADS客户端可以安装Windows操作平台。RSView32是罗克韦尔自动化软件公司采用开放的技术，以MFC（微软基础级）DCOM（分布元件对象）组件技术为基础的人机监控软件，是第一个在图形显示中利用ActiveX、VBA、OPC的MMI产品，提供了监视、控制和数据采集等全部功能，是一个使用方便、可扩展性强、监控性能高的监控组态软件。RSView32 ADS将RSView32 MMI软件扩展为客户机/服务器结构。ADS服务器不仅可以在现场，而且可以通过因特网在世界任何地方接入。客户端可以采用ADS Station 软件或Internet Explorer作为监控软件平台。系统安全策略利用Windows 和 RSView32提供的双重安全功能，Windows 在内部网络系统层负责管理操作人员或系统管理员的登录，而RSView32通过设置不同的安全级别在应用层对各用户的操作权限进行控制，从而保证系统的正常操作，防止越权操作。
3.5 SCADA系统协议
A—B公司的SLC5/03和MicroLogix1000可编程控制器具有内置的多功能标准RS—232接口通道，该接口的系统方式支持DF1通信协议。A—B公司各系列PLC及装有RSLinx通信软件的计算机均支持DF1半双工从通信方式，主站PLC采用对各站轮询方式实现数据交换。
4自动化控制系统的功能
4.1通信能力强
新地水厂内各PLC站组成一个广泛应用于工业控制的DH—485网络，通信速率可达96000bit/s。SCADA的DF1轮询时间可以根据实际需要在监控画面上设定，以达到数据的实时有效。公司采用100M以太网，保证了整个系统可以快速稳定和可靠的运行。
4.2系统可扩展性和开放性强
该系统采用的硬件和软件都是符合国际标准、世界主流、应用广泛的产品，如监控系统是基于微软公司的Windows，支持各种规范的协议如OPC、ODBD、ActiveX、DDE等，为过程控制系统与管理信息系统交互信息，实现管理控制一体化提供了坚实的接口基础。
4.3丰富的画面显示功能
计算机操作站现实的画面有制水厂工艺流程图、调度、加药站动态模拟图、V型滤池动态模拟图、泵站动态模拟图、高压配电图、排泥车动态模拟图、设备操作画面、趋势图、报警画面等。操作人员通过调用这些画面可以全面地掌握整个系统的运行情况，并且能方便地对设备进行操作。
4.4报警和保护处理功能
该系统能记录设备和软件报警发生时的有关信息，如故障标签名称、报警信息、故障报警时间等，操作人员通过调用这些画面可以全面地掌握整个系统的运行情况，并且能方便地对设备进行操作。
4.5报警和保护处理功能
该系统能记录设备和软件报警发生时的有关信息，如故障标签名称、报警信息、故障报警时间等，并可对报警信息进行管理。该系统还提供了对重要设备的保护功能，如过载、超温及三相电流不平衡等保护。
4.6报表功能
本系统输出报表有生产日志，生产日、月、季度、年报表与管网压力报表等。
4.7远程监控功能
在总公司的以太网络采用基于客户机/服务器HMI组态软件RSView32 ADS，实现对整个系统的远程监视，重要的职能部门可对生产过程进行监控，公司领导在办公室甚至出差在外也可以监视查询水厂、泵站及输水管线的运行情况，及时掌握生产情况以便更快出决策和调度，提高了生产效率。
5结束语
综上所述，水厂供水系统是极其复杂的，单靠人力难以保证其质量安全的可靠性，这时，自动化系统就显得尤为重要。本系统自调试成功、投入运行以来，工作正常，性能稳定，实现了对生产的自动化，大大提高了出厂水的水质，保障了水厂和输水管线的正常运行和管理。更重要的是利用最新的网络和软件技术，基本完成了信息管理系统与自动控制的一体化，实现在公司内部网乃至通过因特网对系统的监控，为信息管理系统提供了实时控制系统的大量信息，使整个企业的运转效率和管理水平跨上了一个新的台阶。
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论文作者:蔡道圳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/24
标签：水厂论文; 系统论文; 供水系统论文; 泵站论文; 管线论文; 操作论文; 控制室论文; 《基层建设》2017年第12期论文;