摘 要：采用集散型控制系統(tǒng)實現(xiàn)水廠等運行數(shù)據(jù)及狀態(tài)的實時監(jiān)控。介紹了通過遠程OPC軟件KEPServerEX對各水廠PLC數(shù)據(jù)進行采集、通過GPS對FineComm OPC Server采集的和達儀表數(shù)據(jù)進行傳輸，并采用Ifix組態(tài)軟件設計集團調度中心的監(jiān)控界面系統(tǒng)方案。運行結果表明，整個系統(tǒng)具有普遍地適用性，界面友好、實時性強、數(shù)據(jù)可靠，具備一定的工程應用意義和推廣作用。

關鍵詞：實時監(jiān)控；集散型；OPC；Ifix

水廠工業(yè)控制自動化建設是現(xiàn)代化水廠升級改造的措施之一，大連市自來水集團有限公司下轄多個水廠、供水分公司等，它們都分別引進安裝了各個國家各種型號的PLC產品以及采用不同的上位機軟件進行了相應的人機界面開發(fā)，當時充分滿足了各個水廠及供水分公司管理等管理的需求，運行穩(wěn)定、安全、可靠。

隨著集團信息建設的整體發(fā)展，各個水廠、網點各自為營，不能將現(xiàn)場管理情況在線實時傳輸?shù)郊瘓F調度中心，已遠遠跟不上公司的信息化發(fā)展腳步。這對整個公司的工業(yè)控制信息化建設升級提出了要求。

由于各水廠及分公司等情況的復雜性，本調度中心工業(yè)自動化控制實時監(jiān)控系統(tǒng)項目的研發(fā)、調試和試運行等管理經驗，可為同類行業(yè)的工業(yè)自動化控制建設提供參考。

一、項目概況

截至2010年，大連市自來水集團有限公司擁有水庫9座，凈水廠10座，高位配水池49座，DN100以上供水管網4618.5公里，擔負著大連市內四區(qū)、高新園區(qū)、金州新區(qū)、旅順口區(qū)、普灣新區(qū)、保稅區(qū)的供水，供水面積達483.7平方公里，供水人口328萬人，日綜合供水能力135萬立方米。

基于公司集團調度中心目前的管理要求，目前需要對5個凈水分公司，1個原水分公司，6個泵站，18個高位水池，9座水庫，以及三個供水分公司，一個計量中心等點位運行情況實現(xiàn)實時監(jiān)控。

基于水廠自動控制基礎上的集散型控制系統(tǒng)開發(fā)，將改造、完善供水管網信息管理系統(tǒng)、供水SCADA系統(tǒng)，在工程竣工后，可將現(xiàn)有的水廠和部分泵站、數(shù)據(jù)檢測點的數(shù)據(jù)采集到公司調度系統(tǒng)中來，進行數(shù)據(jù)處理、顯示、打印、報警，建立起公司的信息系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)“現(xiàn)場無人值守，控制中心少人值班”的目標，完成對整個工藝過程及全部生產設備的自動監(jiān)測和控制。為公司進一步的工業(yè)控制系統(tǒng)升級改造、提高公司信息建設一體化夯實基礎。

二、系統(tǒng)方案設計

（一）網絡方案

根據(jù)數(shù)據(jù)采集特點，本項目將在各水廠、供水分公司、計量中心等的調度室內安裝一臺與中心調度系統(tǒng)能進行通訊的計算機，實現(xiàn)從分公司的PLC直接讀取數(shù)據(jù)，對各高位水池、水庫等使用儀器儀表的由和達公司對數(shù)據(jù)進行GPS采集，并將數(shù)據(jù)通過運營商專線匯聚接入到集團中心機房。

同時，采用GPS 3G DTU無線數(shù)據(jù)傳輸方式作為備用，以保障系統(tǒng)實時可靠性。

數(shù)據(jù)收發(fā)兩端均采用光纖協(xié)議轉換器，集團端接著進入路由器、防火墻、交換機等進入服務器，并進行雙機冗余備份。

其中涉及到的網絡建設包括水務集團調度中心與各水廠、供水公司、檢測點等數(shù)據(jù)通訊網絡的建設，數(shù)據(jù)中心新建網絡與現(xiàn)有的營業(yè)系統(tǒng)網絡整合的集成建設，制定網絡安全策略，優(yōu)化網絡的架構設計，保證整個網絡運行穩(wěn)定可靠。

（二）系統(tǒng)軟件架構設計

從1995年大沙溝原水分公司進行自動化控制改造以來，各個水廠都陸續(xù)進行了工業(yè)控制自動化建設的更新及改造。由于工控系統(tǒng)開發(fā)的公司不同，采用的PLC下位機軟件及上位機組態(tài)軟件均有很大的區(qū)別。PLC目前集團公司各水廠所用有日本三菱、德國西門子、美國GE、昆騰、施耐德等各系列及型號，上位機有MITSUBISHI、IFIX、Intouch、組態(tài)王等，版本也各不相同。考慮到調度中心實時監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性、穩(wěn)定性、及時性，采取將數(shù)據(jù)采集計算機接入到各水廠生產自動化控制網絡中，直接從PLC端讀取數(shù)據(jù)。

中心調度系統(tǒng)對以下數(shù)據(jù)信息的采集：

1.水廠入廠原水流量、壓力和全部水質指標。

2.水廠清水池、送水泵房全部信息（包括：水位、水質、水溫、水泵狀態(tài)、供電系統(tǒng)狀態(tài)、水泵轉速、水泵前后壓力等信息）和出廠的全部流量、壓力、水質信息。

3.加壓泵站的全部信息，其中包括：水位、水質、水泵狀態(tài)、供電系統(tǒng)狀態(tài)、水泵轉速、水泵前后壓力等信息。

4.高位水池水深、水庫液位、管網壓力點壓力數(shù)據(jù)等。

考慮到各水廠、泵站PLC的多樣性，經過數(shù)據(jù)采集試驗后，采用KEPServerEX進行采集數(shù)據(jù)OPC遠程傳輸。根據(jù)和達公司的管理應用軟件接口要求，對高位水池、水庫等的數(shù)據(jù)，采用FineComm傳輸方式，先進入和達的 OPC服務器，然后將數(shù)據(jù)轉換成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。對以上的數(shù)據(jù)最終均需按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和通訊協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼{度系統(tǒng)。

上位機采用IFIX組態(tài)軟件編寫生產調度系統(tǒng)人機界面。

（三）系統(tǒng)硬件設計

根據(jù)本項目的地理位置分布狀況及集散型控制系統(tǒng)網絡結構情況，本項目設計的調度中心實時監(jiān)控系統(tǒng)分為三層：即各水廠、供水分公司、集團計量中心等基層調度中心，集團公司調度中心，機房。

基層調度中心需將信號傳入集團中心調度系統(tǒng)（根據(jù)集團管理制度和管理方式的升級情況，以后可選擇集團調度中心能下達調度指令到達水廠、泵站的控制系統(tǒng)中）。所以基層采集點增加設備：采集計算機、光纖協(xié)議轉換器、路由器、GPS 3G模塊。

機房：防火墻、路由器、光纖協(xié)議轉換器、交換機、服務器等。

集團調度中心：路由器、計算機、大屏幕投影儀等。

三、經驗總結

（一）通訊專線在系統(tǒng)試運行時，經常出現(xiàn)斷線情況，嚴重地影響了系統(tǒng)問題的判斷，最后，在實時監(jiān)控中增加一個網絡狀態(tài)頁面及遠程登錄管理，以判斷是網絡還是采集軟件的存在問題。

（二）基層水廠有斷電情況，因屏幕正常處于斷電狀態(tài)而往往難以發(fā)現(xiàn)。最后增加UPS電源，進行短時供電，并設置停電蜂鳴報警。計算機設置斷電自動重啟，KEPServerEX隨重啟自動運行。

（三）基層數(shù)據(jù)斷掉重傳后，服務器端仍舊顯示數(shù)據(jù)原狀態(tài)或斷線狀態(tài)，未進行及時刷新。這時需要將服務器端的IFIX進行重新啟動，以刷新數(shù)據(jù)。

四、結語

根據(jù)各個水廠、泵站等硬件多樣化、地理位置分散特點，數(shù)據(jù)采集及傳輸采用多種OPC方式，結合組態(tài)軟件開發(fā)具有C/S（客戶機/服務器）及B/S（瀏覽器/服務器） 集散型工業(yè)控制系統(tǒng)，集團調度中心實現(xiàn)了對各水廠等的基層數(shù)據(jù)采集，有效地進行了對其運行狀態(tài)畫面動態(tài)實時監(jiān)控并重要數(shù)據(jù)的存儲。

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