摘 要：本文主要針對(duì)SCADA系統(tǒng)在水處理系統(tǒng)方面的應(yīng)用，展開(kāi)該系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)構(gòu)方面的有效分析。同時(shí)介紹該系統(tǒng)對(duì)信息數(shù)據(jù)的采集以及相關(guān)的監(jiān)控管理的原理，對(duì)SCADA系統(tǒng)關(guān)鍵功能應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)予以概述。

關(guān)鍵詞：SCADA;水處理;應(yīng)用分析;數(shù)據(jù)收集

Application Analysis of SCADA System in Water Treatment

Abstract： This article focuses on the application of SCADA system in water treatment system， and develops an effective analysis of the software and hardware structure of the system. At the same time， it introduces the principle of the system's collection of information data and related monitoring management， and summarizes the implementation of the key functions of the SCADA system.

Keywords： SCADA; Water treatment; Application analysis; Data collection

前言

SCADA系統(tǒng)通常情況下指的是對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集以及相關(guān)的監(jiān)視控制系統(tǒng)，其主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的控制以及自動(dòng)調(diào)度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)性的采集，并且能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)本區(qū)域或者遠(yuǎn)程化的自動(dòng)化控制。同時(shí)SCADA系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)工藝流程展開(kāi)全面性以及實(shí)時(shí)性的有效監(jiān)視，并且為生產(chǎn)、調(diào)度還有管理予以一定的數(shù)據(jù)信息的支持。SCADA系統(tǒng)其主要結(jié)構(gòu)涉及到遠(yuǎn)程控制模塊和通訊網(wǎng)絡(luò)和中心站。遠(yuǎn)程控制模塊其關(guān)鍵作用在于展開(kāi)信息數(shù)據(jù)的收集以及本地控制。展開(kāi)本地控制階段屬于該系統(tǒng)內(nèi)部相對(duì)獨(dú)立的工作站，在信息數(shù)據(jù)的收集過(guò)程中，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)連鎖控制以及前饋控制、反饋控制等方面工業(yè)上經(jīng)常使用的控制調(diào)節(jié)功能，能實(shí)現(xiàn)本站、中心站的網(wǎng)絡(luò)通訊和遙控作業(yè)。

一、關(guān)于水處理廠在系統(tǒng)控制方面相關(guān)要求的概述

研究表明，不同應(yīng)用區(qū)域?qū)τ赟CADA系統(tǒng)的要求不盡相同，因此每個(gè)應(yīng)用區(qū)域的SCADA系統(tǒng)在發(fā)展上也存在不同程度的差異。水處理SCADA系統(tǒng)是水廠在展開(kāi)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的整個(gè)過(guò)程中管理方面的控制，以及對(duì)信息進(jìn)行優(yōu)化處理。SCADA系統(tǒng)將巨量的生產(chǎn)階段的數(shù)據(jù)信息和企業(yè)自身的管理方面的數(shù)據(jù)信息以及外部的信息進(jìn)行有效的歸類(lèi)統(tǒng)計(jì)和分析，從而為管理層工作人員在進(jìn)行相關(guān)決策時(shí)提供信息數(shù)據(jù)方面的支持。將生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)信息進(jìn)行科學(xué)合理的有效歸類(lèi)，從而建立起一個(gè)與管理相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，以此有效地降低了人力資源在該方面的消耗，同時(shí)也有效的避免了人為因素的干擾，在一定程度上保障了信息數(shù)據(jù)的可靠性，也將管理層的生產(chǎn)操作的調(diào)度指令、關(guān)于生產(chǎn)各方面的相關(guān)計(jì)劃以及能耗方面的指標(biāo)等數(shù)據(jù)及時(shí)地反饋至生產(chǎn)階段的控制層中。通常水廠對(duì)水處理運(yùn)用的是較為先進(jìn)的澄清以及過(guò)濾工藝，同時(shí)利用自動(dòng)添加過(guò)濾物質(zhì)的工藝設(shè)備。此外部分水處理廠還采用了新進(jìn)的國(guó)外處理設(shè)備以及技術(shù)進(jìn)行對(duì)水質(zhì)的深度處理和優(yōu)化，這些先進(jìn)的工藝流程對(duì)控制系統(tǒng)提出了新的要求，需要控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況的改變進(jìn)行有效的升級(jí)。

1.1關(guān)于控制系統(tǒng)中的分散控制

對(duì)于大部分水廠來(lái)講其控制系統(tǒng)均需具備一定程度的分散性。因?yàn)椴糠炙次恢孟鄬?duì)較為特殊，從而對(duì)控制系統(tǒng)造成了一定的影響，所以控制系統(tǒng)需要具有一定的分散性。想要實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)的良好運(yùn)行，對(duì)每個(gè)配水泵房都需配備分散性監(jiān)控，才能保證泵房的獨(dú)立作業(yè)以及穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2關(guān)于控制系統(tǒng)中的集中監(jiān)控

現(xiàn)階段的水處理運(yùn)行，主要依靠分散性控制以及集中形式的管理，從而達(dá)到有效控制人力資源和物力成本的目的。相關(guān)的工作人員需要通過(guò)中控操作，對(duì)整個(gè)水廠展開(kāi)有效的集中監(jiān)控。

1.3穩(wěn)定性與可維護(hù)性

對(duì)于SCADA系統(tǒng)來(lái)講，應(yīng)當(dāng)對(duì)其結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)以及軟件硬件的產(chǎn)品質(zhì)量、還有控制程序方面的編制和網(wǎng)絡(luò)通訊的安全進(jìn)行穩(wěn)定性的提升，從而有效地保障水廠運(yùn)行的可靠性以及安全性。并且，系統(tǒng)需要擁有較強(qiáng)的報(bào)警系統(tǒng)以及冗余故障自診斷的功能，從而有助于系統(tǒng)故障展開(kāi)有效的維護(hù)。

二、關(guān)于SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

SCADA系統(tǒng)是開(kāi)放現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)體系的核心部分。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要涉及到三個(gè)層面：第一是信息層，其以網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)庫(kù)管理為基礎(chǔ)。第二是控制層，其通過(guò)ControlLogix平臺(tái)實(shí)現(xiàn)控制。第三則是設(shè)備層，其主要利用網(wǎng)絡(luò)連接傳感器的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。

2.1關(guān)于硬件方面的相關(guān)設(shè)計(jì)

水處理廠是以集散控制理念為基礎(chǔ)進(jìn)行中心控制室的設(shè)立以及若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC控制分站的設(shè)立。中心控制室主要有一臺(tái)服務(wù)器還有一臺(tái)具有遠(yuǎn)程中央控制室主站的計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)上層網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)數(shù)據(jù)信息的交換，同時(shí)還有兩臺(tái)具有監(jiān)控功能的計(jì)算機(jī)掛在冗余ControlNet上。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)控制分站來(lái)講其主要是以ControlLogix平臺(tái)作為控制的核心，分布在每個(gè)工藝流程中，每個(gè)站之間經(jīng)過(guò)冗余ControlNe網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的交換。處于同一個(gè)分站上的兩個(gè)ControlLogix主要是用過(guò)光纖展開(kāi)CPU冗余和展開(kāi)故障無(wú)擾動(dòng)的轉(zhuǎn)換?？刂茖泳哂腥∷肞LCI，進(jìn)行對(duì)取水泵房取水設(shè)備溫度方面的有效監(jiān)控，同時(shí)還進(jìn)行對(duì)電量方面的相關(guān)參數(shù)以及水質(zhì)方面的相關(guān)參數(shù)的有效監(jiān)控等?；炷铀幷綪LC2主要針對(duì)加礬過(guò)程中的計(jì)量泵方面的監(jiān)控，同時(shí)還對(duì)加氯設(shè)備運(yùn)行作業(yè)以及檢測(cè)加藥沉淀之后的水質(zhì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)控。

2.2關(guān)于冗余系統(tǒng)方面的相關(guān)設(shè)計(jì)

在一些系統(tǒng)穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較高的應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)對(duì)其系統(tǒng)冗余進(jìn)行有效分析，主要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部分重要的模塊和在相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)或者若干個(gè)備份。一旦在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)部分異常情況，系統(tǒng)就能夠通過(guò)一定的軟件或硬件設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化切換至備份中，以此保障系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。

三、關(guān)于SCADA控制系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計(jì)

SCADA控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是較為重要的一項(xiàng)內(nèi)容，因?yàn)镾CADA系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜程度，同時(shí)軟件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中其周期相對(duì)較長(zhǎng)，因此在運(yùn)行上需要保持一定的穩(wěn)定性。SCADA系統(tǒng)以組態(tài)軟件為主，在該系統(tǒng)中其數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及VB編程語(yǔ)言以輔助作用類(lèi)型的軟件設(shè)計(jì)模式運(yùn)行。其主要是為了建立起一個(gè)軟件系統(tǒng)，即監(jiān)控工作站從ControlNet中取得現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)以及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。監(jiān)控工作站通過(guò)動(dòng)畫(huà)的形式展現(xiàn)出來(lái)，相關(guān)的信息數(shù)據(jù)會(huì)儲(chǔ)備到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)，同時(shí)利用RsWebserver展示出來(lái)，令網(wǎng)絡(luò)使用者能夠利用瀏覽器進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，遠(yuǎn)程使用人員能夠通過(guò)客戶端監(jiān)控，獲取到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息，同時(shí)能夠利用攝像頭獲取到整個(gè)工程的實(shí)時(shí)影像。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文以水處理廠的控制運(yùn)行為基礎(chǔ)，分析SCADA系統(tǒng)硬件和軟件兩個(gè)環(huán)節(jié)的有效設(shè)計(jì)。通過(guò)NetLinx三層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)SCADA系統(tǒng)技術(shù)的支持，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分散控制以及集中管理的控制。研究表明，通過(guò)利用 SCADA 技術(shù)，對(duì)水質(zhì)、流量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度與監(jiān)控管理，不僅實(shí)現(xiàn)了水處理生產(chǎn)管理的自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化，亦在提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗、優(yōu)化管理等方面有著重大意義。尤其體現(xiàn)在保持了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，減少了維修保養(yǎng)次數(shù)，簡(jiǎn)化了操作，亦呈現(xiàn)出美觀友好的用戶界面，滿足了水處理技術(shù)跟隨現(xiàn)代化進(jìn)步的要求。

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作者簡(jiǎn)介：

鐘雨池，出生年月：1998年5月，性別：女，民族：漢族，籍貫（精確到市）：廣西壯族自治區(qū)梧州市岑溪市， 學(xué)歷：本科，研究方向：給排水科學(xué)與工程.