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隨著城市建設和經濟的不斷發展以及人口的急劇增長。引起用水量的不斷增加，同時對城市的供水控制系統提出了更高的要求，如何把現代科技手段運用到水廠的控制中去，是目前供水行業需要研究的重要課題。南京康卓環境科技有限公司是國內先進的自來水廠智能監控系統設計、生產廠家。如南京市自來水總公司電氣自動化控制系統由南京康卓環境科技有限公司承建，該系統用于水廠操作人員可以在水廠控制室遠程監測廠內水池水位、進場流量、出廠流量、出廠壓力、水質等信息；遠程監測加壓泵組、配電設備及其他自動化設備的工作情況；可以遠程控制加壓泵的啟停。自來水公司調度中心工作人員及公司主管領導可以遠程監測各水廠的工作情況及水廠操作人員的操作情況。

 

 

 

1、系統環境

　　（1）硬件環境

　　液位變送器，壓力變送器，濁度檢測儀，余氯檢測儀，PLC，防雷系統，無線數傳機，UPS，RTU，工控機，一般計算機。

　　（2）軟件環境

　　PLC站用Siemens的Step7、V5.1編程，所有計算機站用Siemens的WinCC組態軟件編程。操作系統為WindowsNT4.0，水廠與總公司之間的通訊用Delphi6.0編程，總公司的所有計算機站用Delphi6.0編程，總公司的操作系統為Windows2000，所有測壓點用Siemens的Step7、V3.1編程。

 

２、系統網絡結構

　　本監控系統為集散型開放體系，采用透明的通訊方式，集中監視和管理整個生產過程，采用現場總線和以太網結合的網絡結構。Profibus由3部分組成，根據水廠監控系統采用單主站結構的特點，選擇其中的Profibus-DEProfibus—DP是一種經過優化的高速通信連接，專為自動控制系統和分散I/O設備之間的通信設計，用于分布式控制系統的高速數據傳輸，其傳輸速率可達12Mbit/s，一般構成單主站系統。整個監控系統網絡結構包括3部分，系統的網絡結構如圖1所示。

　　（1）現場設備層主要功能是連接現場設備，如濁度檢測儀、余氯檢測儀等，完成現場設備控制及設備間連鎖控制。主站（2萬噸濾池PLC）負責主線通信管理及所有從站的通信。總線上所有設備生產工藝控制程序存儲在主站中，并由主站執行。現場控制PLC站組成廠區工業控制網，完成對各控制站范圍內的儀表、設備的監視與控制，并與中央控制室進行數據通訊。

　　（2）車間監控層車間級監控通常要設立車間監控室，有操作員工作站及打印設備，主要實現生產設備狀態在線監控、設備故障報警及維護等。實驗室計算機和操作員計算機向下通過現場總線（Profibus）與現場監控PLC相連，向上通過局域網（以太網）與中央控制室計算機相連，其他遠程監視計算機通過GSM數傳機負責和中控室通訊雙向握手。中央控制室的服務器支持TCP/IP協議，異地可通過專用軟件遠程撥號訪問中央控制室服務器，瀏覽水廠運行狀況。

　　（3）工廠管理層通過在中央控制室設置兩臺監控計算機和廠長室監視計算機實現工廠管理層，中央控制計算機通過現場總接收各現場PLC站傳送來的設備運行及儀表檢測參數，對現場數據進行處理后實現統一管理和調度，并定期打印數據報表。廠長室計算機只作監視用，可隨時觀察指揮現場生產運行及了解報表數據。

 

 

　　水廠工控系統的功能可劃分為管理功能、控制功能和報警功能3個主要部分。

１、系統管理模塊

　　（1）用戶管理，包括操作人員增、刪、改，登錄，授權；

　　（2）信息查詢，負責數據處理的操作人員可以進入操作菜單的各個界面，對水廠各設備的數據和工作狀態進行觀測，查看歷史數據、歷史報警、趨勢曲線圖，以及操作記錄和打印報表；

　　（3）參數修改，擁有高等級的操作人員可以進人工藝流程圖中的各個設備控制界面中，對每個設備的參數進行調整。對于每個操作人員的操作，系統都會做自動的記錄，沒有經過登錄的人無法操作系統。根據權限的不同，可將操作人員分成3種，操作人員可按照自己的操作等級（用戶權限等級）進行操作。a負責報警監督的操作人員只需查看報警信息欄；b負責數據處理的操作人員可以進入操作菜單的各個界面，查看歷史數據、歷史報警、趨勢曲線圖，以及操作記錄和打印報表；c擁有高級權限的操作人員可以進入工藝流程圖中的各個設備控制界面中，對每個設備的參數進行調整。

２、設備控制模塊

　　主控界面上畫有水廠工藝流程圖，標出了水廠各主要設備的位置和相互連接的管道，通過點擊各設備的圖標，能進人具體的設備管理界面，有高級操作權限的操作人員可查看各設備的工作狀態，調整設備的參數，以使設備達到正常工作狀態。

３、報警模塊

　　主控界面和各具體設備控制界面都包含報警功能。報警模塊提供數據表，記錄當前設備故障或工作不穩定的信息，操作人員可根據這些信息來判斷設備工作狀態不佳的原因，通過調整設備各參數和開關使設備恢復正常的工作。所有信息分為通訊告警、緊急告警、一般告警和不告警4個告警等級。對采集的數據分為兩種類型，模擬類型根據其上下限來決定是否報警，數字類型根據其值是否正常來報警。所有的告警，不論是已消失的還是仍存在的，都必須存人數據庫，每個告警內容包括告警時間、告警內容、確認時間、確認人和消除時間等。告警應有聲音提示，告警聲音可通過按鈕消除，消除時必須登記消除人員的信息。在報警信息欄中，用戶可以對單個報警信息響應，也可對一組信息響應。對故障的設備操作人員能夠直接進入相關單元進行檢查，并調整設備的參數，以使設備達到正常的工作狀態。

 

 

 

 

　　基于現場總線和以太網建立的水廠自動化監控系統，可進行全方位的實時數據監控、數據存儲、數據安全、數據輸出和遠程數據查看，實現了實時現場環境工藝圖象采集、記錄、搜索和打印等一體化工藝控制流程。它主要有以下特點：

１、開放性

　　該監控系統建立了統一的、開放的工廠底層網絡，用戶可以按照自己的需要和考慮把來自不同供應商的產品組成大小隨意的系統。

２、安全性和可靠性

　　水廠內的以太網和遠程數據訪問采用點到點的通信方式，廠內部不提供Web服務，這樣可保證廠內網絡的安全性；系統包含自動報警模塊，設備故障時可及時提醒操作人員采取相應措施；利用以太網技術把廠區內的所有計算機連成一個網絡，實現數據共享；在同一個網絡上采用兩臺監控（主/副）計算機，保證了實時現場數據監控的可靠性，避免了由于一臺監控計算機的暫時故障而使整個網絡癱瘓的問題。另外，在網絡結構方面，由于現場總線設備的智能化、數字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統的結構簡化，設備與連線減少，現場儀表內部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統的工作可靠性。

３、數據存儲靈活

　　對于實時數據和平均數據采用不同的處理方式，實時數據經過刻平均處理，然后再對刻平均數據進行日平均處理，使得出的較終數據具有代表性；在數據庫的維護上，可以設置自動或手動方式來維護，對實時數據可以及時清除，對平均數據可以設定自動清除周期。

４、資源利用靈活

　　控制中心有眾多曲線和報表，為生產運行及維護提供重要手段；系統提供遠程撥號上網功能，以便管理人員在任何有電話的地方都可以隨時監測水廠的運行情況和進行數據查詢；同時，采用標準以太網卡，由于以太網的通用性，將來可方便地在網上增加任意品牌的PLC從站（必須支持以太網），這樣就方便了以后的功能擴展。控制用PLC通過以太網卡掛在網上，可用上位機實現對PLC的遠程控制及實時監控、數據參數報表打印等功能。各從站PLC可自動從網上脫離，以方便維修工作；也可自動重新進人網絡系統，再次投入使用。

 

　　康卓自來水廠智能監控解決方案已成功應用于自來水廠，實際運行結果表明，系統中PLC與PC微機的串行通信方法穩定可靠，效果良好，該控制系統完全滿足自來水生產工藝要求。