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SCADA系统在供水调度中的应用

(转摘) 摘要:介绍了台山市供水调度的SCADA系统。系统以AB公司的SLC 5/04及MicroLogix1000、MicroLogix1500为可编程控制器,以DF1无线电通讯方式和企业内部网(Intranet)为通讯网络,以MACAM为组态软件,实现水厂和输水管网测点的远程监视和管理。
关键词:SCADA;可编程控制器;通讯网络;无线通讯;组态

1、前言
    计算机自动化SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)技术又称计算机四遥(遥测、遥信、遥控、遥调)技术,是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对远程现场的运行设备进行监视和控制,以实现远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
用无线电台方式实现远程数据采集、监视与控制,相对于架设专用电缆(或光缆)、租用电信专线等,具有造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单等优点。
    台山市自来水公司通过建立一套完整的SCADA系统,并综合考虑与无线电调度系统、公司企业内部网络的衔接,建立自控系统、调度系统、企业内部网(Intranet)系统三位一体的综合管理与控制系统。实现了水厂生产过程的自动控制,通过无线电调度系统在水厂自控系统中能监视输水管网监测点的参数,同时将取水厂生产运行数据实时送回公司内部网络。在公司内部网上任何一个终端在授权情况下能监视水厂的运行和管线输水情况。通过该系统的使用,动态掌握水厂和输水管线的运行情况,做到心中有数、合理调度、降低了生产成本、提高生产效率及公司的生产管理水平。
2、台山供水调度系统
  2.1 系统描述
    台山供水监测调度系统结构如图1所示。
    台山供水调度系统在原有的调度系统基础上由深圳合广信息技术有限公司改造。系统特点如下:系统端机(RTU)采用美国AB公司的最新的带模拟量处理的Micrologix1000微型PLC,电台采用新西兰进口组装电台,采用DF1半双工协议作为三遥系统的通信协议,采用通用的SCADA监控软件MACAM作为系统的软件开发监控平台。这样开发出来的系统能与水厂的自控系统实现实时通讯,在公司企业内部网的任何一个终端(包括调度室)可监视水厂的运行情况,也能与公司的内部网络较好地融合。




图1 供水监测调度系统结构


    中心调度室设在自来水公司办公大楼顶层,中心调度室与水厂采用点对点通讯,中心调度室与输水管网测点采用点对多点通讯。无线通讯采用具有SCADA功能的DF1主从通讯协议,PLC通过其标准RS232接口与数传电台相连实现无线通讯,通讯速率可达9600bps。鉴于控制的统一性和可靠性,中心调度室对水厂自控系统只实行实时监视,不进行控制。水厂所有生产设备都实行三级控制,即本地控制、PLC自动控制和水厂中控室操作员控制。
2.2 系统组成
  (1) 中心调度室
    中心调度室设备的构成:调度室监控计算机一台,通信接口卡(KTX)一块,SLC 5/04 PLC端机一套(含主机、电源、I/O卡等),电台一台,电源和天线一套,监控软件MACAM一套。
    中心调度室功能:SLC 5/04 PLC作为SCADA系统的主站PLC接收镇级水厂和管网测点等从站PLC送来的实时数据。在调度室计算机利用RSLinx软件通过DH+网络与SLC 5/04端站联接,以读取镇级小水厂参数(出厂水压力、流量、pH值、余氯,水泵开、停、故障状态等少量参数)和管网压力数据;利用DDE接口程序读取水厂各种参数,DDE接口程序是调度室监控软件MACAM从二水厂监控软件WinCC读取数据的软件。MACAM为上位机监控软件,用于监视水厂生产过程和管网压力,实现供水合理调度。
    在调度室监控计算机可通过画面和曲线实现对现场的监测。供水调度人员可以根据采集的数据进行水厂的生产调度和指挥,还可打印各种报表。
  (2) 水厂自控系统
    整个水厂自控系统由1个中央控制站、4个分控站组成,各分控站之间用光纤电缆连接,反映速度快,有利于系统的快速控制。此套系统控制比较完善、控制方式灵活多样,整个水厂设备采用三级控制。
    ① 手动控制:包括以下两种方式。
    · 就地手动控制:整个水厂的设备能在就地通过就地开关进行控制。
    · 单个系统手动控制:整个系统中,每个子系统都可进行手动控制。
   ② 分控站PLC控制:各分控站PLC执行自己的控制程序,完成控制功能。在与中控室脱机或通讯总线出现故障时, 各个分控站PLC能独立完成该站的控制任务。
   ③ 中控室集中控制:中控室能对全厂的生产过程进行控制、监视各记录,动态反映各工艺环节的工作状态和主要的技术参数,产生各种生产报表。
    水厂与中心调度室采用点对点通讯。水厂通过中心调度室传输过来的实时数据,也可以监测管网各测点和各镇小水厂运行情况。水厂与中心调度室数据交换流程如图2所示。



图2 水厂与中心调度室数据交换流程图


  (3) 输水管线测点和镇级小水厂
    在SCADA系统中,用于输水管线参数监测的PLC采用最为经济可靠的微型可编程控制器MicroLogix1000作为系统端机(RTU),各输水监测点作为SCADA系统的DF1从站。用于镇级小水厂参数监测的PLC采用可扩充I/O口的微型可编程控制器MicroLogix1500作为系统端机(RTU),同样各镇级小水厂作为SCADA系统的DF1从站。各输水监测点、镇级小水厂与中心调度室数据传输如图3、图4所示。


图3 各输水监测点与中心调度室的数据传输图



(4) SCADA系统协议


图4 各镇级小水厂与中心调度室的数据传输图


    SLC 5/04和MicroLogix1000、MicroLogix1500可编程控制器具有内置的多功能标准RS232接口通道0,该接口的系统方式支持DF1通讯协议。DF1协议是A-B公司PLC系统广泛支持的通讯,包括各系列PLC及装有RSLinx通讯软件的计算机均支持DF1协议,通过该协议可以构成基于PLC的SCADA系统。台山市供水监测调度系统SCADA系统采用点对多点半双工通讯模式,SLC 5/04 PLC作为主站采用DF1半双工主通讯方式,其他PLC控制器(MicroLogix1000、MicroLogix1500)作为从站采用DF1半双工从通讯方式,主站PLC采用对各站轮询方式实现数据传输。
  (5) 系统软件
    调度系统上位机监控软件为MACAM,该软件是基于Windows 95/NT平台的32位多任务监控软件平台,在自控系统和监控系统中有较广泛的应用。PLC组态软件为RSLogix500。网络组态软件RSLinx为罗克韦尔自动化公司的通讯软件,界面友好、功能强大,支持不同网络上的设备通讯。调度系统操作主画面如图5所示。



图5 调度系统操作画面

3、结语
    本系统自调试成功,投入运行以来,已稳定运行两年多,实现了对水厂生产和供水管网的统一监视、统一调度供水,对水厂的安全运行、提高供水质量、节能降耗、优化管理等方面起到了至关重要的作用,保障了供水系统的正常运行和管理。更重要的是利用最新的网络和软件技术,基本完成了信息管理系统与自动控制的一体化,实现在公司内部网乃至通过国际互联网对控制系统的监视,为信息管理系统提供了实时控制系统的大量信息,使整个企业的运转效率和管理水平跨上了一个新的台阶。

 
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