項目背景

    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。

一. 項目挑戰

1. 確保系統安全運行

    系統中有兩個(gè)主控機，承擔這數據采集、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。

2. 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。

3. 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、配水的工作之外，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。

二. 項目方案

1. 系統配置
2. 應用軟件部署

    現場(chǎng)控制及本地自動(dòng)化層采用目前先進(jìn)的西門(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。

3. 項目的功能特點(diǎn)

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)跟設備通訊完成實(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。

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。

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，系統中的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。

三. 運行界面
四. 系統運行時(shí)間

    整個(gè)水廠(chǎng)自動(dòng)化改造已經(jīng)投運，系統從 2008 年底至今經(jīng)穩定、安全運行了1 年零6個(gè)月。為水廠(chǎng)減輕勞動(dòng)強度、降低生產(chǎn)成本、供水水質(zhì)改善方面有了質(zhì)的提高，自動(dòng)化水平達到國內一流水平。