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圖1  引黃供水工程監(jiān)控系統(tǒng)拓樸圖

    三套PLC（每四臺(tái)機(jī)組及相應(yīng)的進(jìn)出水閥、冷卻水閥、出水液控閥共用一套PLC，這樣8臺(tái)機(jī)組及相對應(yīng)的輔機(jī)設(shè)備用兩套PLC，主變、站變及降水井等其它輔機(jī)設(shè)備共用一套PLC）分別完成機(jī)組、進(jìn)出線、站變及輔機(jī)設(shè)備的開停控制、數(shù)據(jù)采集、記錄存檔、處理分析等工作；對電機(jī)運(yùn)行電量（電流、電壓、功率等）采用交流智能儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、顯示和傳送。非電量（水位、壓力、流量等）采用傳感設(shè)備經(jīng)AD-16V/I型模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳送至PLC的通訊模塊，電機(jī)溫度采用電機(jī)預(yù)埋的PT100熱電阻經(jīng)ADPT100-08型測溫模塊傳送至PLC的通訊模塊。
    考慮到電機(jī)保護(hù)動(dòng)作速度的要求，每套機(jī)組配置技術(shù)先進(jìn)、工作穩(wěn)定可靠的電機(jī)綜合保護(hù)裝置，每臺(tái)同步電機(jī)配置勵(lì)磁裝置，采用微機(jī)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。
    集散式控制系統(tǒng)對機(jī)組和輔機(jī)分別進(jìn)行獨(dú)立的控制和保護(hù)數(shù)據(jù)采集，這樣每套設(shè)備可獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)行、控制，如出現(xiàn)失誤不會(huì)影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的安全可靠性。現(xiàn)場傳感器與PLC之間采用RS-485通訊方式。

2.2  集中控制級
    水庫泵站監(jiān)控系統(tǒng)的第二級為集中控制級。它位于中央控制室內(nèi)，該級由一臺(tái)監(jiān)控服務(wù)器和一臺(tái)工程師工作站及其它相關(guān)設(shè)備組成，采用主從機(jī)工作方式運(yùn)行。該級計(jì)算機(jī)選用臺(tái)灣研華科技公司生產(chǎn)的IPC610 PⅢ850MHZ型工業(yè)控制機(jī)。
    監(jiān)控服務(wù)器主要負(fù)責(zé)完成對現(xiàn)場設(shè)備的信號采集、運(yùn)行控制、在線參數(shù)修改、故障報(bào)警、電機(jī)保護(hù)和勵(lì)磁同步；將采集的數(shù)據(jù)存入實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫，制作各類動(dòng)畫、數(shù)據(jù)顯示、操作票和運(yùn)行報(bào)表；完成定時(shí)及召喚方式的報(bào)表打印。
    監(jiān)控服務(wù)器還要完成與上級調(diào)度中心聯(lián)網(wǎng)功能，將泵站的有關(guān)數(shù)據(jù)和信息送往上級管理中心，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測功能。
    工程師工作站從監(jiān)控服務(wù)器采集數(shù)據(jù)，除控制功能外，其它功能與監(jiān)控服務(wù)器一樣。
    保護(hù)設(shè)備、勵(lì)磁設(shè)備與集中控制級計(jì)算機(jī)之間采用RS-485方式，各PCL之間及PLC與計(jì)算機(jī)之間選用標(biāo)準(zhǔn)Ethernet接口方式通訊。

2.3  控制方式
    為了保證整個(gè)泵站的安全可靠運(yùn)行，控制方式分為順序控制、單步控制、現(xiàn)場手動(dòng)控制三種。
    選用順序控制方式時(shí)，系統(tǒng)使相關(guān)設(shè)備相互聯(lián)鎖，通過點(diǎn)擊畫面上的一個(gè)按鈕即可完成整個(gè)控制過程，所有執(zhí)行過程受程序控制；選用單步控制與手動(dòng)方式時(shí)，不受系統(tǒng)聯(lián)鎖條件控制，各設(shè)備自身可進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行、日常維護(hù)等工作。后兩種方式區(qū)別在于單步控制是在微機(jī)上通過點(diǎn)擊畫面按鈕實(shí)現(xiàn)某個(gè)設(shè)備的控制（程序控制），而手動(dòng)控制是在現(xiàn)場直接手動(dòng)按鈕完成對設(shè)備的控制。
    手動(dòng)方式一般是在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障無法正常工作時(shí)應(yīng)急使用的。

3  上位機(jī)監(jiān)控軟件

3.1  監(jiān)控軟件簡介
    監(jiān)控軟件采用國內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化比較成熟的控制軟件組態(tài)王―KingView。通過應(yīng)用實(shí)踐KingView能穩(wěn)定運(yùn)行于WINDOWS 98/NT系統(tǒng)。采用組態(tài)軟件可以大大縮短上位機(jī)監(jiān)控軟件的開發(fā)周期。
    組態(tài)王提供了靈活的面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)圖形功能以及豐富的圖形庫；具有實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)趨勢曲線圖設(shè)置功能；支持OPC服務(wù)器/客戶機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口功能；提供眾多硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序采用COM及TCP/IP技術(shù)，適應(yīng)新潮流，速度更快；開放式的體系結(jié)構(gòu)，支持通過Microsoft的ODBC標(biāo)準(zhǔn)接口，訪問各種類型的數(shù)據(jù)庫，便于系統(tǒng)的綜合管理。

3.2  監(jiān)控軟件功能

(1)  近地?cái)?shù)據(jù)采集與處理功能
    系統(tǒng)采集泵站各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與狀態(tài)信號，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理后存入當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，同時(shí)在調(diào)度中心服務(wù)器建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。

(2)  遠(yuǎn)程監(jiān)測功能
    本文簡單介紹三種遠(yuǎn)程監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)方法。
    水庫泵站通過光纖與凈水廠、配水廠和管理局調(diào)度中心以局域網(wǎng)相聯(lián)實(shí)現(xiàn)資源共享。
    由于凈水廠和配水廠監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件選用的是SIEMENS公司的WinCC 監(jiān)控軟件。要求實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)控軟件系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，而WinCC和KingView均支持 OPC Server/Client接口標(biāo)準(zhǔn)。借助Microsoft的DCOM技術(shù)，OPC提供了高性能遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問功能。在WinCC和KingView軟件中通過新建OPC服務(wù)器定義OPC連接。在WinCC和KingView以O(shè)PC連接作為連接設(shè)備定義對應(yīng)變量就可實(shí)現(xiàn)雙方所有變量的共享。下一步就是利用OPC變量制作畫面顯示數(shù)據(jù)，與使用本地變量一樣。
    當(dāng)上位機(jī)監(jiān)控軟件不支持OPC通用接口技術(shù)，又要實(shí)現(xiàn)與不同的監(jiān)控軟件的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程資源共享時(shí)，可使用建立ODBC數(shù)據(jù)源連接數(shù)據(jù)庫的方式，把所要共享的數(shù)據(jù)以分鐘為更新單位在數(shù)據(jù)庫中更新。
    在整個(gè)局域網(wǎng)系統(tǒng)均采用組態(tài)王為監(jiān)控軟件時(shí)，一種方法是利用組態(tài)王提供的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控運(yùn)行功能，如同本系統(tǒng)采用主從機(jī)運(yùn)行方式，從機(jī)可以多臺(tái)，從機(jī)可以分布在網(wǎng)絡(luò)的任何位置，但主從機(jī)均要安裝監(jiān)控軟件。另一種是只要在監(jiān)控服務(wù)器上安裝KingView For Internet版本，在客戶機(jī)可直接利用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽Web頁面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。這種以Web技術(shù)為核心的Internet使管控一體化系統(tǒng)更接近客戶，更接近應(yīng)用，更有利于網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)展，是當(dāng)今信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢的主流。

(3)  統(tǒng)計(jì)與計(jì)算功能
    分別以年、月、日為單位統(tǒng)計(jì)泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括站內(nèi)各臺(tái)主機(jī)運(yùn)行臺(tái)時(shí)數(shù)、天數(shù)、開停次數(shù)、用電量、站總用電量、站總抽水水量、站總運(yùn)行臺(tái)時(shí)和站平均抽水效率。
    以年、月為單位進(jìn)行事故事件及設(shè)備運(yùn)行事件統(tǒng)計(jì)。

(4)  畫面顯示
    畫面顯示是微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。畫面調(diào)用將允許自動(dòng)及召喚方式實(shí)現(xiàn)。
?  系統(tǒng)圖類
    主要有主接線圖、泵剖面圖、油系統(tǒng)圖、氣系統(tǒng)圖、供排水系統(tǒng)圖。
?  曲線圖類
    通過數(shù)據(jù)庫調(diào)用，把水位、流量、濁度等模擬量制作成歷史趨勢曲線的形式供用戶查詢。
?  表格類
    包括各類信息統(tǒng)計(jì)表及各類運(yùn)行報(bào)表等。
?  操作控制類
    控制泵站進(jìn)出線、主機(jī)及輔機(jī)等設(shè)備；對同步電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行；在線修改運(yùn)行參數(shù)。
?  運(yùn)行指導(dǎo)類
    系統(tǒng)內(nèi)提供“幫助”菜單，給出詳盡的運(yùn)行指導(dǎo)，包括監(jiān)控系統(tǒng)使用方法、系統(tǒng)操作指導(dǎo)畫面、各類提示信息等。

(5)  系統(tǒng)自檢和自動(dòng)重啟動(dòng)
    系統(tǒng)具有自檢功能：包括軟件任務(wù)超時(shí)處理及過程通道故障檢測。當(dāng)監(jiān)控主機(jī)故障（包括內(nèi)存、磁盤、I/O及CPU等的故障和軟件任務(wù)執(zhí)行異常等）時(shí)，能自動(dòng)重新啟動(dòng)。軟件超時(shí)能實(shí)現(xiàn)功能軟件的故障自動(dòng)啟動(dòng)。通道檢測包括對I/O過程通道在線自動(dòng)檢測，檢測的內(nèi)容有通道數(shù)據(jù)有效性、合理性判斷，故障點(diǎn)自動(dòng)查找及故障自動(dòng)報(bào)警等功能。

(6)  系統(tǒng)安全保障
    安全保護(hù)是監(jiān)控系統(tǒng)不可忽視的問題，系統(tǒng)對現(xiàn)場用戶可設(shè)置不同的操作權(quán)限，只有具有一定操作權(quán)限的用戶才能

圖2  PLC軟件結(jié)構(gòu)圖