背景

    廣西桂林市東江水廠(chǎng)自動(dòng)化改造工程是桂林市自來(lái)水公司對其旗下已運行多年的水廠(chǎng)首次進(jìn)行自動(dòng)化改造的項目，該水廠(chǎng)位于市區，原設計規模為日處理10萬(wàn)立方米/日的供水能力，由于廠(chǎng)內設備老化陳舊，控制手法落后，造成生產(chǎn)能力下降，出廠(chǎng)水質(zhì)偏低等問(wèn)題，不能滿(mǎn)足桂林市日益增加的供水要求。因而自來(lái)水公司對該廠(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)化改造。

    挑戰

    ◇ 確保系統安全運行

    系統中有兩個(gè)主控機，承擔著(zhù)數據采集、界面展示、歷史記錄、報警判斷等重要作用，對整個(gè)系統來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，一旦出現故障，如死機，將導致系統癱瘓，其上層的所有監控端都將失效。采用安全保障措施是確保系統安全穩定運行的必要手段。

    ◇ 分布式的系統結構

    由于水廠(chǎng)“分散控制”的特點(diǎn)，不同工藝環(huán)節相對較為分散，其操作人員過(guò)去需要頻繁的觀(guān)察實(shí)際工藝情況，隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，操作人員只需要通過(guò)監控系統來(lái)觀(guān)察本環(huán)節的工作狀態(tài)，因此系統需采用分布式的結構，實(shí)現系統功能的部署，即監視到實(shí)時(shí)信息，又互不影響。

    ◇ 與自來(lái)水公司的交互
 
    東江自來(lái)水廠(chǎng)在完成日常的制水、配水工作之外，還負責向自來(lái)水公司提供數據。自來(lái)水公司匯總所有的數據目的是進(jìn)行統一的協(xié)調和管理。統一調度是將來(lái)城市自來(lái)水供應的趨勢，因此數據交互是否順暢穩定，決定著(zhù)自來(lái)水公司調度的準確性。

    項目方案

    ◇ 系統配置

    系統配置圖，如圖1所示。

 

   

    ◇ 應用軟件部署

    現場(chǎng)控制及本地自動(dòng)化層采用西門(mén)子300系列PLC控制器，結合觸摸屏、數據采集模塊、工業(yè)光電交換機等自動(dòng)化設備，集中采集數據并對設備能進(jìn)行獨立控制。

    遠程集控及自動(dòng)化層則采用目前國內一流組態(tài)軟件組態(tài)王，由水廠(chǎng)控制中心來(lái)監視設備的運行狀態(tài)、采集現場(chǎng)數據、歷史數據展示分析、下達控制指令并可切換設備自動(dòng)運行。

    網(wǎng)絡(luò )系統設計：水廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )一般采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò )設計。每個(gè)主站作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò )最好采用以太網(wǎng)或者工業(yè)以太網(wǎng)。

    該水廠(chǎng)控制系統共分成5個(gè)PLC子站：取水泵站、加氯加藥間、一期濾池子站、二期濾池子站、送水泵站，采用單模光纖，利用先進(jìn)的X-Ring環(huán)技術(shù)構成切換速度少于0.01ms的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)結構，保證了系統可靠性、兼容性、先進(jìn)性。
 

   

    在軟件部署時(shí)采用分層方式，底層的PLC及硬件設備，位于數據源層，作為整個(gè)系統的數據基礎；組態(tài)王軟件位于應用支撐層，處理與通訊有關(guān)的相關(guān)事務(wù)，同時(shí)進(jìn)行界面現實(shí)、報警判斷、事件記錄等工作，是對整個(gè)系統應用的支撐，在本項目中主要部署的是SCADA的客戶(hù)端產(chǎn)品。

    SCADA軟件（Kingview 6.53）：快速采集現場(chǎng)設備的實(shí)時(shí)數據，以圖形、動(dòng)畫(huà)、報表、趨勢等手段展現泵站的工藝流程、設備的運行狀態(tài)。

    客戶(hù)端軟件（Ki n g v i ew Cl i e n t ） ： 基于C/S架構， 是Kingview6.53的客戶(hù)端軟件。為操作員提供日常操作所需的操作平臺，也可滿(mǎn)足分布式的要求。

    ◇ 項目的功能特點(diǎn)

    （1）雙機冗余設置

    系統中兩個(gè)主控機采用雙機冗余方式，主機和從機通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )連接，正常情況下主機實(shí)時(shí)與設備通訊完成實(shí)時(shí)監控；主從機間進(jìn)行心跳檢測，一旦從機發(fā)現主機異常，將立即切換取代主機實(shí)現主機的功能。系統除對實(shí)時(shí)數據冗余外，還對歷史數據、報警數據冗余，當故障服務(wù)器恢復正常，可自動(dòng)將故障期間的歷史、報警數據同步，從而保證主從機的數據一致，也是對數據完整性的可靠保障。

    （2）基于C/S架構的功能部署

    本系統的各工藝環(huán)節，如取水環(huán)節、加藥制備環(huán)節、過(guò)濾環(huán)節，配備的工作人員較少，但是仍然需要第一時(shí)間了解生產(chǎn)的情況，因此采用C/S架構，在各環(huán)節的部署主控置機的客戶(hù)端，可以保證數據的實(shí)時(shí)刷新，為了確保安全，此處只能監視，不能控制。

    （3）向自來(lái)水廠(chǎng)傳輸數據

    為了使市自來(lái)水公司能夠獲得東江水廠(chǎng)的數據，系統中主控機上的軟件作為OPC Server，自來(lái)水公司的軟件作為OPC Client，兩者通過(guò)OPC方式進(jìn)行數據傳輸。使自來(lái)水公司能發(fā)揮全市水網(wǎng)調度中心的調度分配、水網(wǎng)平衡的作用。

    運行效果

    整個(gè)水廠(chǎng)自動(dòng)化改造已經(jīng)投運，系統從2008年底至今已穩定、安全運行了18月。在減輕水廠(chǎng)勞動(dòng)強度、降低生產(chǎn)成本、改善供水水質(zhì)方面有了質(zhì)的提高，自動(dòng)化水平達到國內一流水平。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第一期