安控SCADA系統(tǒng)在供水調度中的應用
來源：北京安控科技股份有限公司 閱讀：2232 更新時間：2009-11-04 09:41一、前言
計算機自動化SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)技術又稱計算機四遙(遙測、遙信、遙控、遙調)技術，是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統(tǒng)。它可以對遠程現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調節(jié)以及各類信號報警等各項功能。
用無線電臺方式實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視與控制，相對于架設專用電纜（或光纜）、租用電信專線等，具有造價低廉、施工快捷、運行可靠、維護簡單等優(yōu)點。
臺山市自來水公司通過建立一套完整的SCADA系統(tǒng)，并綜合考慮與無線電調度系統(tǒng)、公司企業(yè)內部網絡的銜接，建立自控系統(tǒng)、調度系統(tǒng)、企業(yè)內部網(Intranet)系統(tǒng)三位一體的綜合管理與控制系統(tǒng)。實現(xiàn)了水廠生產過程的自動控制，通過無線電調度系統(tǒng)在水廠自控系統(tǒng)中能監(jiān)視輸水管網監(jiān)測點的參數(shù)，同時將取水廠生產運行數(shù)據(jù)實時送回公司內部網絡。在公司內部網上任何一個終端在授權情況下能監(jiān)視水廠的運行和管線輸水情況。通過該系統(tǒng)的使用，動態(tài)掌握水廠和輸水管線的運行情況，做到心中有數(shù)、合理調度、降低了生產成本、提高生產效率、提高了公司的生產管理水平。
二、臺山供水調度系統(tǒng)
（一）系統(tǒng)描述
臺山供水監(jiān)測調度系統(tǒng)結構如圖一所示：
臺山供水調度系統(tǒng)在原有的調度系統(tǒng)基礎上由深圳合廣信息技術有限公司改造。系統(tǒng)特點如下：系統(tǒng)端機（RTU）采用美國ＡＢ公司的最新的帶模擬量處理—Micrologix1000微型PLC，電臺采用新西蘭進口組裝電臺，采用AB公司的DF1半雙工協(xié)議作為三遙系統(tǒng)的通信協(xié)議，采用通用的SCADA監(jiān)控軟件MACAM作為系統(tǒng)的軟件開發(fā)監(jiān)控平臺。該軟件是基于Windows 95/NT平臺的３２位多任務監(jiān)控軟件平臺。在自控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)中有較廣泛的應用。這樣開發(fā)出來的系統(tǒng)能與水廠的自控系統(tǒng)實現(xiàn)實時通訊，在公司企業(yè)內部網的任何一個終端（包括調度室）可監(jiān)視水廠的運行情況，也能與公司的內部網絡較好地融合。
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圖一 供水監(jiān)測調度系統(tǒng)結構
中心調度室設在自來水公司辦公大樓頂層，中心調度室與水廠采用點對點通訊，中心調度室與輸水管網測點采用點對多點通訊。無線通訊采用具有SCADA功能的DF1主從通訊協(xié)議，PLC通過其標準RS232接口與數(shù)傳電臺相連實現(xiàn)無線通訊，通訊速率可達9600bps。鑒于控制的統(tǒng)一性和可靠性，中心調度室對水廠自控系統(tǒng)只實行實時監(jiān)視，不進行控制。水廠所有生產設備都實行三級控制，即本地控制、PLC自動控制和水廠中控室操作員控制。
（二）系統(tǒng)組成
1、中心調度室
中心調度室設備的構成：調度室監(jiān)控計算機一臺，通信接口卡（KTX）一塊，ＡＢ公司SLC 5/04 PLC端機一套（含主機、電源、I/O卡等），電臺一臺、電源和天線一套，監(jiān)控軟件MACAM一套。
中心調度室功能：SLC 5/04 PLC作為SCADA系統(tǒng)的主站PLC接收鎮(zhèn)級水廠和管網測點等從站PLC送來的實時數(shù)據(jù)。在調度室計算機利用RSLinx軟件通過DH+網絡與SLC5/04端站聯(lián)接，以讀取鎮(zhèn)級小水廠參數(shù)（出廠水壓力、流量、PH值、余氯，水泵開、停、故障狀態(tài)等少量參數(shù)）和管網壓力數(shù)據(jù)；利用DDE接口程序讀取水廠各種參數(shù)，DDE接口程序是調度室監(jiān)控軟件MACAM從二水廠監(jiān)控軟件WINCC讀取數(shù)據(jù)的軟件。MACAM為上位機監(jiān)控軟件，用于監(jiān)視水廠生產過程和管網壓力，實現(xiàn)供水合理調度。
在調度室監(jiān)控計算機可通過畫面和曲線實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)測。供水調度人員可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進行水廠的生產調度和指揮。還可打印各種報表。
2、水廠自控系統(tǒng)
整個水廠自控系統(tǒng)由一個中央控制站，4個分控站組成，各分控站之間用光纖電纜連接，反映速度快，有利于系統(tǒng)的快速控制。此套系統(tǒng)控制比較完善、控制方式靈活多樣，整個水廠設備采用三級控制:
1．手動控制：包括以下兩種方式。
（1） 就地手動控制：整個水廠的設備能在就地通過就地開關進行控制。
（2） 單個系統(tǒng)手動控制：整個系統(tǒng)中，每個子系統(tǒng)都可進行手動控制。
2．分控站PLC控制：各分控站PLC執(zhí)行自己的控制程序，完成控制功能。在與中控室脫機或通訊總線出現(xiàn)故障時， 各個分控站PLC能獨立完成該站的控制任務。
3．中控室集中控制：中控室能對全廠的生產過程進行控制、監(jiān)視各記錄，動態(tài)反映各工藝環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)和主要的技術參數(shù)，產生各種生產報表。
水廠與中心調度室采用點對點通訊。水廠通過中心調度室傳輸過來的實時數(shù)據(jù)，也可以監(jiān)測管網各測點和各鎮(zhèn)小水廠運行情況。水廠與中心調度室數(shù)據(jù)交換流程如圖二所示。
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圖二 水廠與中心調度室數(shù)據(jù)交換流程圖
3、輸水管線測點和鎮(zhèn)級小水廠
在SCADA系統(tǒng)中，用于輸水管線參數(shù)監(jiān)測的PLC采用最為經濟可靠的微型可編程控制器MicroLogix1000作為系統(tǒng)端機（RTU），各輸水監(jiān)測點作為SCADA系統(tǒng)的DF1從站。用于鎮(zhèn)級小水廠參數(shù)監(jiān)測的PLC采用可擴充I/O口的微型可編程控制器MicroLogix1500作為系統(tǒng)端機（RTU），同樣各鎮(zhèn)級小水廠作為SCADA系統(tǒng)的DF1從站。各輸水監(jiān)測點、鎮(zhèn)級小水廠與中心調度室數(shù)據(jù)傳輸如圖三、圖四所示。
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圖三 各輸水監(jiān)測點與中心調度室的數(shù)據(jù)傳輸圖
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圖四 各鎮(zhèn)級小水廠與中心調度室的數(shù)據(jù)傳輸圖
4、SCADA系統(tǒng)協(xié)議
A-B公司的SLC5/04和MicroLogix1000、MicroLogix1500可編程控制器具有內置的多功能標準RS232接口通道0，該接口的系統(tǒng)方式支持DF1通訊協(xié)議。DF1協(xié)議是A-B公司PLC系統(tǒng)廣泛支持的通訊，包括各系列PLC及裝有RSLinx通訊軟件的計算機均支持DF1協(xié)議，通過該協(xié)議可以構成基于PLC的SCADA系統(tǒng)。臺山市供水監(jiān)測調度系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)采用點對多點半雙工通訊模式，SLC5/04PLC作為主站采用DF1半雙工主通訊方式，其他PLC控制器（MicroLogix1000、MicroLogix1500）作為從站采用DF1半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各站輪詢方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
5、系統(tǒng)軟件
調度系統(tǒng)上位機監(jiān)控軟件為MACAM，該軟件是基于Windows 95/NT平臺的３２位多任務監(jiān)控軟件平臺。在自控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)中有較廣泛的應用。PLC組態(tài)軟件為RSLogix500，這是羅克韋爾自動化公司的產品，具有世界工業(yè)界領先的水平。網絡組態(tài)軟件RSLinx為羅克韋爾自動化公司的通訊軟件，界面友好、功能強大，支持不同網絡上的設備通訊。調度系統(tǒng)操作主畫面如圖五所示。
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圖五 調度系統(tǒng)操作畫面
三、 結束語
本系統(tǒng)自調試成功，投入運行以來，已穩(wěn)定運行兩年多，實現(xiàn)了對水廠生產和供水管網的統(tǒng)一監(jiān)視、統(tǒng)一調度供水，對水廠的安全運行、提高供水質量、節(jié)能降耗、優(yōu)化管理等方面起到了至關重要的作用，保障了供水系統(tǒng)的正常運行和管理。更重要的是利用最新的網絡和軟件技術，基本完成了信息管理系統(tǒng)與自動控制的一體化，實現(xiàn)在公司內部網乃至通過國際互聯(lián)網對控制系統(tǒng)的監(jiān)視，為信息管理系統(tǒng)提供了實時控制系統(tǒng)的大量信息，使整個企業(yè)的運轉效率和管理水平跨上了一個新的臺階。
參考文獻
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