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    1、前言

    計算機自動化SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）技術(shù)又稱計算機四遙（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）技術(shù)，是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對遠程現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)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(shè)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(diào)度系統(tǒng)、公司企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的銜接，建立自控系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（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(chǎn)過程的自動控制，通過無線電調(diào)度系統(tǒng)在水廠自控系統(tǒng)中能監(jiān)視輸水管網(wǎng)監(jiān)測點的參數(shù)，同時將取水廠生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)實時送回公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。在公司內(nèi)部網(wǎng)上任何一個終端在授權(quán)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(diào)度、降低了生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率及公司的生產(chǎn)管理水平。

    2、臺山供水調(diào)度系統(tǒng)

    2.1 系統(tǒng)描述

    臺山供水監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    臺山供水調(diào)度系統(tǒng)在原有的調(diào)度系統(tǒng)基礎(chǔ)上由深圳合廣信息技術(shù)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的Micrologix1000微型PLC，電臺采用新西蘭進口組裝電臺，采用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。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(nèi)部網(wǎng)的任何一個終端（包括調(diào)度室）可監(jiān)視水廠的運行情況，也能與公司的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)較好地融合。

圖1 供水監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    中心調(diào)度室設(shè)在自來水公司辦公大樓頂層，中心調(diào)度室與水廠采用點對點通訊，中心調(diào)度室與輸水管網(wǎng)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(diào)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(chǎn)設(shè)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。

    2.2 系統(tǒng)組成

    (1) 中心調(diào)度室

    中心調(diào)度室設(shè)備的構(gòu)成：調(diào)度室監(jiān)控計算機一臺，通信接口卡（KTX）一塊，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(diào)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(wǎng)測點等從站PLC送來的實時數(shù)據(jù)。在調(diào)度室計算機利用RSLinx軟件通過DH+網(wǎng)絡(luò)與SLC 5/04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(wǎng)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(diào)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(chǎn)過程和管網(wǎng)壓力，實現(xiàn)供水合理調(diào)度。

    在調(diào)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(diào)度人員可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進行水廠的生產(chǎn)調(diào)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1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(shè)備采用三級控制。

    ① 手動控制：包括以下兩種方式。

    ? 就地手動控制：整個水廠的設(shè)備能在就地通過就地開關(guān)進行控制。

    ? 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(wù)。

    ③ 中控室集中控制：中控室能對全廠的生產(chǎn)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(shù)參數(shù)，產(chǎn)生各種生產(chǎn)報表。

    水廠與中心調(diào)度室采用點對點通訊。水廠通過中心調(diào)度室傳輸過來的實時數(shù)據(jù)，也可以監(jiān)測管網(wǎng)各測點和各鎮(zhèn)小水廠運行情況。水廠與中心調(diào)度室數(shù)據(jù)交換流程如圖2所示。

圖2 水廠與中心調(diào)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(jīng)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(diào)度室數(shù)據(jù)傳輸如圖3、圖4所示。

圖3 各輸水監(jiān)測點與中心調(diào)度室的數(shù)據(jù)傳輸圖

    (4) SCADA系統(tǒng)協(xié)議

圖4 各鎮(zhèn)級小水廠與中心調(diào)度室的數(shù)據(jù)傳輸圖

    SLC 5/04和MicroLogix1000、MicroLogix1500可編程控制器具有內(nèi)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(gòu)成基于PLC的SCADA系統(tǒng)。臺山市供水監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)采用點對多點半雙工通訊模式，SLC 5/04 PLC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(diào)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(wù)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(yīng)用。PLC組態(tài)軟件為RSLogix500。網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備通訊。調(diào)度系統(tǒng)操作主畫面如圖5所示。

圖5 調(diào)度系統(tǒng)操作畫面

    3、結(jié)語

    本系統(tǒng)自調(diào)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(chǎn)和供水管網(wǎng)的統(tǒng)一監(jiān)視、統(tǒng)一調(diào)度供水，對水廠的安全運行、提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗、優(yōu)化管理等方面起到了至關(guān)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(wǎng)絡(luò)和軟件技術(shù)，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(nèi)部網(wǎng)乃至通過國際互聯(lián)網(wǎng)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(zhuǎn)效率和管理水平跨上了一個新的臺階。