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    1、前言

    計算機自動化SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）技術又稱計算機四遙（遙測、遙信、遙控、遙調）技術，是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對遠程現場的運行設備進行監視和控制，以實現遠程數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。

    用無線電臺方式實現遠程數據采集、監視與控制，相對于架設專用電纜（或光纜）、租用電信專線等，具有造價低廉、施工快捷、運行可靠、維護簡單等優點。

    臺山市自來水公司通過建立一套完整的SCADA系統，并綜合考慮與無線電調度系統、公司企業內部網絡的銜接，建立自控系統、調度系統、企業內部網（Intranet）系統三位一體的綜合管理與控制系統。實現了水廠生產過程的自動控制，通過無線電調度系統在水廠自控系統中能監視輸水管網監測點的參數，同時將取水廠生產運行數據實時送回公司內部網絡。在公司內部網上任何一個終端在授權情況下能監視水廠的運行和管線輸水情況。通過該系統的使用，動態掌握水廠和輸水管線的運行情況，做到心中有數、合理調度、降低了生產成本、提高生產效率及公司的生產管理水平。

    2、臺山供水調度系統

    2.1 系統描述

    臺山供水監測調度系統結構如圖1所示。

    臺山供水調度系統在原有的調度系統基礎上由深圳合廣信息技術有限公司改造。系統特點如下：系統端機（RTU）采用美國AB公司的最新的帶模擬量處理的Micrologix1000微型PLC，電臺采用新西蘭進口組裝電臺，采用DF1半雙工協議作為三遙系統的通信協議，采用通用的SCADA監控軟件MACAM作為系統的軟件開發監控平臺。這樣開發出來的系統能與水廠的自控系統實現實時通訊，在公司企業內部網的任何一個終端（包括調度室）可監視水廠的運行情況，也能與公司的內部網絡較好地融合。

圖1 供水監測調度系統結構

    中心調度室設在自來水公司辦公大樓頂層，中心調度室與水廠采用點對點通訊，中心調度室與輸水管網測點采用點對多點通訊。無線通訊采用具有SCADA功能的DF1主從通訊協議，PLC通過其標準RS232接口與數傳電臺相連實現無線通訊，通訊速率可達9600bps。鑒于控制的統一性和可靠性，中心調度室對水廠自控系統只實行實時監視，不進行控制。水廠所有生產設備都實行三級控制，即本地控制、PLC自動控制和水廠中控室操作員控制。

    2.2 系統組成

    (1) 中心調度室

    中心調度室設備的構成：調度室監控計算機一臺，通信接口卡（KTX）一塊，SLC 5/04 PLC端機一套（含主機、電源、I/O卡等），電臺一臺，電源和天線一套，監控軟件MACAM一套。

    中心調度室功能：SLC 5/04 PLC作為SCADA系統的主站PLC接收鎮級水廠和管網測點等從站PLC送來的實時數據。在調度室計算機利用RSLinx軟件通過DH+網絡與SLC 5/04端站聯接，以讀取鎮級小水廠參數（出廠水壓力、流量、pH值、余氯，水泵開、停、故障狀態等少量參數）和管網壓力數據；利用DDE接口程序讀取水廠各種參數，DDE接口程序是調度室監控軟件MACAM從二水廠監控軟件WinCC讀取數據的軟件。MACAM為上位機監控軟件，用于監視水廠生產過程和管網壓力，實現供水合理調度。

    在調度室監控計算機可通過畫面和曲線實現對現場的監測。供水調度人員可以根據采集的數據進行水廠的生產調度和指揮，還可打印各種報表。

    (2) 水廠自控系統

    整個水廠自控系統由1個中央控制站、4個分控站組成，各分控站之間用光纖電纜連接，反映速度快，有利于系統的快速控制。此套系統控制比較完善、控制方式靈活多樣，整個水廠設備采用三級控制。

    ① 手動控制：包括以下兩種方式。

    ? 就地手動控制：整個水廠的設備能在就地通過就地開關進行控制。

    ? 單個系統手動控制：整個系統中，每個子系統都可進行手動控制。

    ② 分控站PLC控制：各分控站PLC執行自己的控制程序，完成控制功能。在與中控室脫機或通訊總線出現故障時， 各個分控站PLC能獨立完成該站的控制任務。

    ③ 中控室集中控制：中控室能對全廠的生產過程進行控制、監視各記錄，動態反映各工藝環節的工作狀態和主要的技術參數，產生各種生產報表。

    水廠與中心調度室采用點對點通訊。水廠通過中心調度室傳輸過來的實時數據，也可以監測管網各測點和各鎮小水廠運行情況。水廠與中心調度室數據交換流程如圖2所示。

圖2 水廠與中心調度室數據交換流程圖

    (3) 輸水管線測點和鎮級小水廠

    在SCADA系統中，用于輸水管線參數監測的PLC采用最為經濟可靠的微型可編程控制器MicroLogix1000作為系統端機（RTU），各輸水監測點作為SCADA系統的DF1從站。用于鎮級小水廠參數監測的PLC采用可擴充I/O口的微型可編程控制器MicroLogix1500作為系統端機（RTU），同樣各鎮級小水廠作為SCADA系統的DF1從站。各輸水監測點、鎮級小水廠與中心調度室數據傳輸如圖3、圖4所示。

圖3 各輸水監測點與中心調度室的數據傳輸圖

    (4) SCADA系統協議

圖4 各鎮級小水廠與中心調度室的數據傳輸圖

    SLC 5/04和MicroLogix1000、MicroLogix1500可編程控制器具有內置的多功能標準RS232接口通道0，該接口的系統方式支持DF1通訊協議。DF1協議是A-B公司PLC系統廣泛支持的通訊，包括各系列PLC及裝有RSLinx通訊軟件的計算機均支持DF1協議，通過該協議可以構成基于PLC的SCADA系統。臺山市供水監測調度系統SCADA系統采用點對多點半雙工通訊模式，SLC 5/04 PLC作為主站采用DF1半雙工主通訊方式，其他PLC控制器（MicroLogix1000、MicroLogix1500）作為從站采用DF1半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各站輪詢方式實現數據傳輸。

    (5) 系統軟件

    調度系統上位機監控軟件為MACAM，該軟件是基于Windows 95/NT平臺的32位多任務監控軟件平臺，在自控系統和監控系統中有較廣泛的應用。PLC組態軟件為RSLogix500。網絡組態軟件RSLinx為羅克韋爾自動化公司的通訊軟件，界面友好、功能強大，支持不同網絡上的設備通訊。調度系統操作主畫面如圖5所示。

圖5 調度系統操作畫面

    3、結語

    本系統自調試成功，投入運行以來，已穩定運行兩年多，實現了對水廠生產和供水管網的統一監視、統一調度供水，對水廠的安全運行、提高供水質量、節能降耗、優化管理等方面起到了至關重要的作用，保障了供水系統的正常運行和管理。更重要的是利用最新的網絡和軟件技術，基本完成了信息管理系統與自動控制的一體化，實現在公司內部網乃至通過國際互聯網對控制系統的監視，為信息管理系統提供了實時控制系統的大量信息，使整個企業的運轉效率和管理水平跨上了一個新的臺階。