摘 要：介紹了廣東省臺(tái)山市自來水有限公司供水調(diào)度系統(tǒng)使用的SCADA系統(tǒng)。系統(tǒng)以A-B公司的SLC504及MicroLogix1000、MicroLogix1500為可編程控制器，以DH+網(wǎng)、DF1無線電通訊方式和以態(tài)網(wǎng)為通訊網(wǎng)絡(luò)，以MACAM2000為監(jiān)控組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)取水泵站、供水廠、和輸水管網(wǎng)的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。 關(guān)鍵字：SCADA；可編程控制器；通訊網(wǎng)絡(luò)；MACAM2000 Application of SCADA System in Supply water to manage project Abstract: Have introduced the Guangdong province Taishan city water supply of running water of limited company to manage the SCADA system that system uses. System with MicroLogix1500 and MicroLogix1000 and SLC504 of A-B company is but programming controler, so as DH + net and DF1 radio communication way and is taking form net as communication network, with MACAM2000 as monitoring group form software, realize to take pump station, the factory of water supply, the automatic control of and water-supply-pipe net, long-range monitoring and management. Keyword: SCADA; programming controler; Communication network; MACAM2000 1引言 臺(tái)山市自來水有限公司原供水調(diào)度系統(tǒng)是由芬蘭AQUA公司于94年建成使用，該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，97年前基本達(dá)到了原設(shè)計(jì)要求，為臺(tái)山市的供水事業(yè)發(fā)揮了積極的作用。但從98年開始，由于受無線電通信的干擾，系統(tǒng)基本無法正常運(yùn)行，而且，隨著公司供水管網(wǎng)范圍的不斷擴(kuò)大及近年來計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化及遙測(cè)技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的出現(xiàn)，原有的無線電供水調(diào)度系統(tǒng)已顯得不能適應(yīng)新的形勢(shì)發(fā)展的要求，需要對(duì)原無線電供水調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行全面改造。本次改造,通過建立一套完整的SCADA系統(tǒng)[1]，包括取水泵站的自動(dòng)控制系統(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(shí)現(xiàn)了取水泵站、供水廠、和輸水管線生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，通過無線電調(diào)度系統(tǒng)在供水廠自控系統(tǒng)中能監(jiān)視取水泵站、輸水管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的參數(shù)，同時(shí)將供水廠生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和管線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)送回公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。在公司內(nèi)部網(wǎng)上任何一個(gè)終端在授權(quán)情況下能監(jiān)視取水泵站、供水廠、和輸水管網(wǎng)的運(yùn)行情況。通過該系統(tǒng)的使用，動(dòng)態(tài)掌握水廠、泵站和輸水管線的運(yùn)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、提高了公司的生產(chǎn)管理水平。 2 SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)構(gòu)成 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 如圖1所示，臺(tái)山市自來水有限公司供水調(diào)度SCADA系統(tǒng)由取水泵房、臺(tái)城供水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)，輸水管線測(cè)壓點(diǎn)，公司屬下鎮(zhèn)級(jí)水廠，公司辦公大樓和供水廠中央控制室的內(nèi)部網(wǎng)構(gòu)成。以太網(wǎng)用于系統(tǒng)的管理層，DH+網(wǎng)和無線通訊用于各PLC控制器及計(jì)算機(jī)操作站之間的控制層通訊。管理層與控制層通過基于客戶/服務(wù)器HMI組態(tài)監(jiān)控軟件MACAM2000實(shí)現(xiàn)信息交互。DH+網(wǎng)采用屏蔽雙絞線進(jìn)行通訊，具有連接方便、通訊距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，是PLC通訊廣泛應(yīng)用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。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(biāo)準(zhǔn)RS232與數(shù)傳電臺(tái)相連實(shí)現(xiàn)無線通訊，通訊速率可達(dá)9600bps。 圖1 臺(tái)山市供水調(diào)度SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2.2 臺(tái)城供水廠自控系統(tǒng)組成 根據(jù)水廠設(shè)備分類和控制要求水廠自控系統(tǒng)包括：投藥加氯消毒站PLC2、濾池過濾站PLC3、供水泵站PLC4和中心控制室組成。水廠自控系統(tǒng)由管理層、控制管理層、現(xiàn)場控制層三層組成，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用集散型控制系統(tǒng)[2]。以便于實(shí)現(xiàn)”集中管理、分散控制”的三級(jí)控制。指揮權(quán)集中，控制權(quán)分散，注重功能分散，以求控制靈活，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。PLC2、PLC3、PLC4分別用于監(jiān)控水廠內(nèi)投藥加氯消毒站、濾池過濾站、供水泵站用于控制和監(jiān)測(cè)廠內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行狀況。 水廠中心控制室配置兩臺(tái)HMI操作站，用于對(duì)整個(gè)水廠生產(chǎn)過程和輸水管線運(yùn)行情況的監(jiān)視和控制。配置打印機(jī)打印報(bào)警、生產(chǎn)報(bào)表和曲線等。在中心控制室、公司調(diào)度室還配置了一套模擬屏，可以直觀、動(dòng)態(tài)顯示水廠、泵站和管線運(yùn)行情況（包括所有設(shè)備的狀態(tài)、主要工藝參數(shù)）。 2.3 取水泵站控制系統(tǒng)組成 在SCADA系統(tǒng)中，用于取水泵站生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的PLC5采用最為經(jīng)濟(jì)可靠的微型可編程控制器MicroLogix1500，采集泵站監(jiān)測(cè)點(diǎn)的參數(shù)數(shù)據(jù)并作為SCADA系統(tǒng)的DF1從站。 2.4 公司屬下鎮(zhèn)級(jí)水廠及輸水管線測(cè)點(diǎn)組成 在SCADA系統(tǒng)中，用于輸水管網(wǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)的PLC6-PLC22采用最為經(jīng)濟(jì)可靠的微型可編程控制器MicroLogix1000、MicroLogix1500，采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)的參數(shù)數(shù)據(jù)并作為SCADA系統(tǒng)的DF1從站。 2.5 公司監(jiān)視站組成 PLC1作為SCADA系統(tǒng)的主站安裝于公司調(diào)度辦公樓，選用小型可編程控制器SLC5/04，用于監(jiān)測(cè)輸水管線測(cè)壓點(diǎn)參數(shù)，水廠、泵站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)在公司內(nèi)部網(wǎng)上對(duì)水廠、泵站生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀況和管線的運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)視。通過無線電調(diào)度系統(tǒng)將水廠自控系統(tǒng)、泵站自控系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)和公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成一體化網(wǎng)絡(luò)。在經(jīng)理室和有關(guān)職能部門配置監(jiān)視終端，作為系統(tǒng)的客戶機(jī)與公司網(wǎng)絡(luò)上的其他任何終端一樣只需安裝MACAM工作站或者Web Browser，在授權(quán)的情況下均可以監(jiān)視水廠、泵站和輸水管線的運(yùn)行情況。系統(tǒng)具有Internet/Intranet接口，可方便實(shí)現(xiàn)在任何地點(diǎn)、任何時(shí)候通過撥號(hào)上網(wǎng)的方式監(jiān)視生產(chǎn)運(yùn)行情況，即遠(yuǎn)程監(jiān)視。 2.6 系統(tǒng)軟件的組成 系統(tǒng)軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)監(jiān)控軟件平臺(tái)等。水廠中控室操作站采用主流的Windows 2000 Professional操作系統(tǒng)和WINCC人機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件。而公司總調(diào)度室則采用MACAM2000人機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件作為內(nèi)部網(wǎng)上的工作站安裝Windows 2000 Professional操作系統(tǒng)（或者安裝Windows 2000 Server作為內(nèi)部網(wǎng)上的獨(dú)立服務(wù)器）運(yùn)行。MACAM2000客戶端可以安裝Windows95/98、NT和Windows 2000等操作平臺(tái)。MACAM2000是深圳合廣信息技術(shù)有限公司采用開放的技術(shù)，以MFC（微軟基礎(chǔ)級(jí)）、DCOM（分布元件對(duì)象）組件技術(shù)為基礎(chǔ)的人機(jī)監(jiān)控軟件，提供了監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)采集等全部功能，是一個(gè)使用方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)、監(jiān)控性能高的監(jiān)控組態(tài)軟件。MACAM2000軟件擴(kuò)展為客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)安全策略利用Windows 2000和MACAM2000提供的雙重安全功能，Windows 2000在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層負(fù)責(zé)管理操作人員或系統(tǒng)管理員的登錄，而MACAM2000通過設(shè)置不同的安全級(jí)別在應(yīng)用層對(duì)各用戶的操作權(quán)限進(jìn)行控制，從而保證系統(tǒng)的正常操作，防止越權(quán)操作。 2.7 SCADA系統(tǒng)協(xié)議 A-B公司的SLC5/03、SLC5/04和MicroLogix1000、MicroLogix1500可編程控制器具有內(nèi)置的多功能標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)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(tái)山市自來水供水調(diào)度SCADA系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)半雙工通訊模式，PLC1作為主站采用DF1半雙工主通訊方式，其他PLC控制器作為從站采用DF1半雙工從通訊方式，主站PLC采用對(duì)各站輪詢方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 3 SCADA系統(tǒng)功能與特點(diǎn) 3.1 集中管理、分散控制 在水廠控制室能集中對(duì)全系統(tǒng)各種設(shè)備和生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和控制，主要的工藝參數(shù)和設(shè)備的狀態(tài)在模擬屏上顯示。能實(shí)現(xiàn)三級(jí)控制。即：就地手動(dòng)控制，分站PLC控制，中控室集中控制。在控制室具有自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程手動(dòng)控制（遙控）兩種方式。 （1）就地手動(dòng)控制：就是能在就地通過控制箱或柜上的按鈕或控制器對(duì)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)控制。 （2）分站PLC控制：就是各分站PLC執(zhí)行自己的控制程序，處理該站現(xiàn)場I/O信號(hào)。在與中心控制室脫機(jī)或通訊出現(xiàn)故障時(shí)各分站能獨(dú)立利用自己的PLC進(jìn)行控制及PLC之間的通訊。 （3）中控室集中控制：就是在中心控制室能對(duì)水廠、泵站生產(chǎn)過程和輸水管線進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制和數(shù)據(jù)處理，對(duì)所控設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)或遙控控制。在自動(dòng)控制方式下能對(duì)水廠、泵站的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，如開泵過程為先開泵后開閥，停泵過程為先關(guān)閥后停泵。若吸水井水位高于泵軸，直接開泵；若吸水井水位低于泵軸，開泵之前先抽真空，真空形成后，停真空泵，開泵（泵閥聯(lián)動(dòng)。在遙控方式下能對(duì)各可控設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立控制。 3.2 通訊能力強(qiáng) 水廠、取水泵站PLC組成一個(gè)廣泛引用于工業(yè)控制的DH+網(wǎng)絡(luò)，無線電通訊速率可達(dá)9600bps。DF1輪詢時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際需要在監(jiān)控畫面上設(shè)定，以達(dá)到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)有效。公司采用100M以態(tài)網(wǎng)，保證了整個(gè)系統(tǒng)可以快速穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行。 3.3 系統(tǒng)可擴(kuò)展性和開放性強(qiáng) 該系統(tǒng)采用的硬件和軟件都是符合國際標(biāo)準(zhǔn)，世界主流、應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品，例如：監(jiān)控系統(tǒng)是基于微軟公司的WindowsNT、2000或9X平臺(tái)，支持各種規(guī)范的協(xié)議如OPC、ODBC、ActiveX、DDE等。為過程控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)交互信息，實(shí)現(xiàn)管理控制一體化提供了堅(jiān)實(shí)接口基礎(chǔ)。 3.4 豐富的畫面顯示功能 計(jì)算機(jī)操作站顯示的畫面有管網(wǎng)監(jiān)控圖、泵房動(dòng)態(tài)模擬圖、高壓配電圖、設(shè)備操作畫面、趨勢(shì)圖、報(bào)警畫面等。操作人員通過調(diào)用這些畫面可以全面的掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并且很方便地對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。 3.5報(bào)警和保護(hù)處理功能 系統(tǒng)記錄設(shè)備和軟件報(bào)警發(fā)生時(shí)的有關(guān)信息，如故障標(biāo)簽名稱、報(bào)警信息、故障報(bào)警時(shí)間等，并可以對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行管理。系統(tǒng)還提供了對(duì)重要設(shè)備的保護(hù)功能，如過載、超溫及三相電流不平衡等保護(hù)。 3.6報(bào)表功能 本系統(tǒng)輸出報(bào)表有生產(chǎn)日志、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、季度報(bào)表、年報(bào)表與管網(wǎng)壓力報(bào)表等。 3.7遠(yuǎn)程監(jiān)控功能 在公司辦公大樓的以態(tài)網(wǎng)絡(luò)采用基于客戶/服務(wù)器HMI組態(tài)軟件MACAM2000，實(shí)現(xiàn)<