一座利用黃河水的側滲補給開發(fā)地下水源的石佛水廠，沿黃河灘十余公里，為了確保供水生產的安全、可靠、連續(xù)，針對水廠制水過程的特點和控制系統(tǒng)的功能要求，采用羅克韋爾自動化基于PLC的SCADA系統(tǒng)。 1 控制系統(tǒng)的功能和需求 1）可靠性、安全性。由于各個井作為水廠的原水，它的控制系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性直接影響到水廠能否正常向市區(qū)供水。因此，我們在系統(tǒng)中的通信設備、一次儀表及控制設備和程序編程等各環(huán)節(jié)都必須提高可靠性。 2）遠程監(jiān)控功能。因井群分布很散，無人職守。為了降低勞動強度，操作人員能夠在廠調度室根據供水需要進行遠程無線操作控制，同時能夠監(jiān)測到各深水井的運行參數，從而實現集中監(jiān)控。 3）可維護性。在系統(tǒng)軟件、應用軟件和硬件方面要具有強大的報警和故障自診斷功能，以便工程技術人員對系統(tǒng)故障進行分析和維護。 4）可擴展性。系統(tǒng)應采用具有一定標準及應用較廣泛的硬件設備，主要是考慮系統(tǒng)發(fā)展擴大，為以后系統(tǒng)的連接打好基礎。 5）以邏輯控制為主。對井群輸水泵的控制，一般采用邏輯控制。而邏輯控制是可編程序控制器的傳統(tǒng)應用領域，因此這也是目前各水廠控制系統(tǒng)廣泛采用PLC的原因。 6）開放性。隨著計算機技術和網絡技術的發(fā)展和應用普及，人們越來越需要過程控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)交換信息，從而實現管理與控制一體化。盡管各控制系統(tǒng)生產廠家在現場控制器模塊級還不能完全開放或通用，但必須要求上位機監(jiān)控系統(tǒng)具有開放性，例如：監(jiān)控系統(tǒng)應基于微軟公司WindowsNT、2000或9X平臺，支持各種規(guī)范協(xié)議如OPC、ODBC、ActiveX、DDC等。 7）豐富的畫面顯示功能。在各操作終端顯示的畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、高低壓供電監(jiān)控畫面、設備操作畫面、趨勢圖、報警畫面等。使操作人員通過這些畫面可以全面的了解系統(tǒng)運行情況，并方便的對各個井站進行遠程操作。 8）報表、查詢功能。要有歷史數據查詢功能、報表打印功能。對井群運行參數有完整的歷史數據存儲，一般要求15分鐘存儲一次數據，以便查詢和相關的統(tǒng)計分析。同時能夠打印生產日報表和生產月報表。 9）具有故障診斷與報警處理功能。對系統(tǒng)中的特殊運行狀態(tài)如：上電情況、通訊狀態(tài)、水泵運行狀態(tài)、本地/遠程狀態(tài)等，當這些特殊狀態(tài)位發(fā)生變化時，應及時報警。同時要記錄這些狀態(tài)位發(fā)生變化時的有關信息。如：故障標簽名稱、報警信息、故障報警時間和報警確認時間等，并對報警信息進行管理。 2 控制系統(tǒng)的構成 2.1 通訊組網 由于井群有46個井點，它們的地理位置十分分散，地域分布廣泛，適合采用無線通信方式。石佛水廠井群監(jiān)控系統(tǒng)選用新西蘭TAIT公司生產的T2000ⅡS數傳電臺，該電臺堅固耐用，接受靈敏度高，抗干擾能力強，數據傳輸轉換時間快的等優(yōu)點，并且該電臺提供標準RS-232接口，可直接與計算機、PLC等數據終端連接，實現透明傳輸。系統(tǒng)使用的頻率224.75MHz，以單頻半雙工的通訊方式工作，功率5～10W可調。A-B公司的1747-KE、DH-485/RS-232接口模塊，是在DH-485通訊網絡和采用Allen-Bradley DFI通訊協(xié)議的RS-232設備之間提供一座橋梁，當它與調制解調器一起用于SLC500框架中時，于是把SLC500用作一個遠程終端站。DFI協(xié)議是A-B公司PLC系統(tǒng)廣泛支持的通訊協(xié)議，包括各系列PLC系統(tǒng)及裝有RSLinx通訊軟件的計算機持DFI協(xié)議，它的通訊速率從110bps到19.2Kbps可組態(tài)。通過該協(xié)議可以構成基于PLC的SCADA系統(tǒng)。石佛水廠無線通訊SCADA系統(tǒng)采用的是點對點半雙工主從通訊模式，PLC作為主站采用DFI半雙工主通訊方式，其它井點SLC作為從站采用DFI半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各從站輪詢的方式實現數據交換。 2.2 控制系統(tǒng)硬件 石佛水廠監(jiān)控系統(tǒng)采用兩種通訊方式，既DH+網和無線通訊。其中DH+網應用于廠內各PLC控制器及計算機操作站之間的控制層通訊。DH+網采用屏蔽雙絞線進行通訊，具有連接方便，通訊距離遠的特點，是PLC通訊應用很廣的工業(yè)網絡，在通訊速率為57.6K波特率下，不加中繼可達1萬英尺（3040m），加中繼可達12Km，DH,+網可掛接64個控制器。現廠區(qū)內有廠調度室、送水泵房、加氯間和雙閥濾池四個監(jiān)測站，各站均采用PLC5/40控制器，主要完成生產數據采集、實時通訊、故障報警等功能。其中廠調度室站的PLC1控制器作為SCADA系統(tǒng)的主站還用于控制和監(jiān)測各井站的運行狀況。 廠調對于井群的遠程監(jiān)控采用無線通訊，它是采用具有SCADA功能的DFI主從通訊協(xié)議，PLC1控制器通過其標準RS232口與數傳電臺相連來實現無線通訊，其通訊速率為1200波特率。每個井點均采用小型可編程控制器SLC5/02，主要完成采集各井運行數據、遠程控制、實時通訊、故障報警等功能。 2.3 控制系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件的配置及功能 操作系統(tǒng)選用Windows NT Server 4.0中文版。組態(tài)軟件選用羅克韋爾自動化軟件公司的組態(tài)軟件RSView32和連接現場設備的通訊軟件RSLinx。運用組態(tài)軟件，可以方便地構造適應自己需要的數據采集監(jiān)控系統(tǒng)、編制系統(tǒng)的流程圖、數據表格、報警畫面、實時數據及歷史數據趨勢圖、控制畫面等，在任何需要的時候把現場的信息實時地傳送到調度室，并實時地把控制命令發(fā)送到現場數據終端，保證信息在整個系統(tǒng)網絡中暢通無阻。另外，VBA作為內置編程語言，可以最大限度的實現對RSView32項目的擴展和自定義。 編程軟件選用Visual Basic 6.0，進行管理軟件開發(fā)。主要完成實時的數據庫組態(tài)、歷史數據庫組態(tài)，對采集的數據建立數據庫，進行存儲。以實現歷史數據查詢，曲線顯示，并可生成各種趨勢圖。以及報表的生成和打印。 3 系統(tǒng)設備的安裝和維護 PLC設備在系統(tǒng)運行中是非?？煽康模瑩嘘P資料統(tǒng)計，在PLC控制的系統(tǒng)中，系統(tǒng)故障的95％發(fā)生在PLC外部，5％發(fā)生在PLC內部。而在PLC內部故障中，有90％是發(fā)生在I/O模板中。因此在安裝和維護中，應重點注意外圍電路。包括一次儀表、電源、繼電器以及信號連接線等設備。 1）電源。穩(wěn)定的電源是整個系統(tǒng)可靠運行的基礎。電網的沖擊，頻率的波動都將直接影響實時控制的精度和可靠性，有時會對系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞。因此，PLC系統(tǒng)電源應采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器或UPS電源等。同時，輸入和輸出的電源應分別安裝開關和保護裝置。 2）設備機箱。由于PLC工作在環(huán)境惡劣，應將PLC安裝在堅固的機箱內，要防塵、防水。機箱表面要做良好、牢固的處理層，以防止生銹腐蝕。 3）避雷保護措施。在PLC箱內設置避雷設備，如交流電源輸入避雷保護器，傳感器信號線避雷保護器，傳感器電源避雷保護器等。天線鐵塔安裝避雷針，并敷設避雷接地網，避雷接地網接地電阻＜4Ω，設備接地電阻＜10Ω。 4）抗干擾處理。工業(yè)現場的環(huán)境比較惡劣，存在著許多高低頻干擾，這些干擾一般是通過與現場設備相連接的電纜引入可編程控制器的。除了接地措施外，在電纜的設計選擇和敷設施工中，應注意采取一些抗干擾措施。模擬量信號屬于小信號，極容易受到外界干擾的影響，因此，應選用雙層屏蔽電纜。PLC之間的通訊電纜頻率較高，一般應選用廠家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶屏蔽層的雙絞線電纜。 5）系統(tǒng)接地的要求。PLC系統(tǒng)接地要求比較嚴格，最好有獨立的專用接地系統(tǒng)，還要注意與PLC有關的其它設備也要可靠接地。但是，多個電路接地連接在一起時，會產生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。