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案例頻道一、 概述
信息是否能共享是一個企業(yè)管理規(guī)范化和現(xiàn)代化的標(biāo)尺，為了充分發(fā)揮它的作用，信息必須迅速而精確地在各種型號的計算機（包括工業(yè)控制機）、終端機等通訊設(shè)備之間傳遞。水廠是供水企業(yè)的生產(chǎn)基地，所以生產(chǎn)數(shù)據(jù)、監(jiān)控圖像的再現(xiàn)、調(diào)度系統(tǒng)的完善無一不依賴于此。水廠生產(chǎn)管理要求：把各水廠，各泵站和各測壓點的生產(chǎn)運行狀況的各類數(shù)據(jù)，通過計算機網(wǎng)絡(luò)，及時準(zhǔn)確的傳送到公司的調(diào)度部門，以便公司領(lǐng)導(dǎo)和各有關(guān)部門能及時和準(zhǔn)確地掌握到整個公司的實時生產(chǎn)狀況，確保水廠安全供水。
惠州市自來水總公司現(xiàn)有三間水廠，工藝處理流程為常規(guī)的自來水工藝，工藝流程圖如圖1
圖1 水廠工藝流程
二、 現(xiàn)有通訊平臺的構(gòu)成
現(xiàn)有水廠目前涉及到的通訊有以下幾種：
1、 生產(chǎn)層控制系統(tǒng)主要是三菱PLC，網(wǎng)絡(luò)為MELSECNET/10網(wǎng)互聯(lián)通訊；
2、 廠內(nèi)部數(shù)據(jù)及圖像傳輸利用廠內(nèi)部局域網(wǎng)，目前三間水廠廠內(nèi)部局域網(wǎng)初步建成，可以完成生產(chǎn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享、圖像傳送；
3、 一級泵站至廠內(nèi)部利用無線數(shù)字電臺，可進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)再現(xiàn)，目前只有河南岸水廠完成此項系統(tǒng)；
4、 廠內(nèi)部到總公司調(diào)度室利用幀中繼技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳送，由于帶寬有限，還不能進行圖像傳送；
5、 市區(qū)各測壓點與總公司調(diào)度室利用無線模擬電臺進行數(shù)據(jù)實時傳送。
由于安裝時期不同，選用設(shè)備不同，現(xiàn)有通訊平臺包含多種協(xié)議，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，兼容性方面有所欠缺。
水廠通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2
圖2 水廠通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
采用集散測控系統(tǒng)，控制方式采用PLC+PC監(jiān)控方式，設(shè)制一個中心控制主站和幾個現(xiàn)場分站，各PLC站之間通過三菱MELSECNET/10網(wǎng)互聯(lián)通訊，傳輸速度達10Mbps，通訊網(wǎng)為令牌總線網(wǎng)。它提供一種浮動主站功能，當(dāng)一個主PLC站停止運行，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍能讓所有掛網(wǎng)的PLC繼續(xù)正常運行。
中心控制室與各計算機之間用串口RS-232通訊，現(xiàn)場設(shè)備的控制方式分為手動與自動兩種控制方式：手動時PLC監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，自動時PLC監(jiān)控設(shè)備的運行。生產(chǎn)數(shù)據(jù)可實時傳送至上位機對生產(chǎn)進行監(jiān)控。
（二） 、吸水泵房與廠部中控室通訊
數(shù)據(jù)傳輸可以簡單地分為有線（包括架設(shè)光纜、電纜和租用電信專線）和無線（分為建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如無線數(shù)傳電臺或借助GSM、CDMA等公用網(wǎng)信息平臺）兩大類方式。
由于水廠工藝的特殊性，吸水泵房一般離水廠比較遠，相比較而言，用無線數(shù)傳建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式比其它方式具有如下優(yōu)點
1）、成本廉價；因為有線方式的建立必須架設(shè)電纜，或挖電纜溝，在遠距離方面，這無疑需要大量的人力、物力，而用無線數(shù)傳建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，在每個終端連接無線數(shù)傳電臺和架設(shè)適當(dāng)高度的電臺就可以了，投資是相當(dāng)節(jié)省。
2)、建設(shè)工程周期短；一般無線組網(wǎng)工程周期只需要幾天或幾周（視工程量大小而定）就可以完成。
3）適應(yīng)性好；不受地理環(huán)境限制。
4）、擴展性好；如果用有線建立的通訊網(wǎng)絡(luò)，如果增加新的設(shè)備，則需要重新布線，施工比較麻煩，而且有可能破壞原有的通訊線路。如果用無線數(shù)傳建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需新增設(shè)備與無線電臺相接就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的擴充。
5）、設(shè)備維護上更容易實現(xiàn)；有線通訊鏈路的維護需沿線路檢查，出現(xiàn)故障，不能及時找出故障點，而無線數(shù)傳建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需維護數(shù)傳電臺，能及時找出故障，恢復(fù)線路正常。
在吸水泵房與廠部中控室通訊中，我們選用點對點半雙工數(shù)字電臺，美國MDS EL705產(chǎn)品，工作頻率在240MHZ頻段。
無線數(shù)傳電臺通訊連接圖如圖3
圖3 無線數(shù)傳電臺通訊連接圖
在廠部上位機對ADAM組態(tài)，由于FIX沒有ADAM驅(qū)動，我們采用OPC技術(shù)與FIX組態(tài)軟件通訊。OPC（OLE for process control的縮寫），即把OLE應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。OLE意思是對象的連接和嵌入， 其實質(zhì)是在硬件開發(fā)商和軟件開發(fā)商之間建立一套完整的"規(guī)則"。只要雙方均遵循這條規(guī)則，數(shù)據(jù)交換對兩者來說都是透明的，硬件供應(yīng)商就無需考慮應(yīng)用程序的多種需求和傳輸協(xié)議，軟件開發(fā)商也無需了解硬件的實質(zhì)和操作過程。
通過對OPC服務(wù)器接口，服務(wù)器（server）、組（group）和數(shù)據(jù)項（item）的配置，完成了與組態(tài)軟件FIX 的通訊，通過組態(tài)就可以實時監(jiān)測到吸水泵房的運行情況。
在兩年多的應(yīng)用過程中，發(fā)現(xiàn)此套系統(tǒng)抗干擾能力強，數(shù)據(jù)傳送準(zhǔn)確，并且利用網(wǎng)管軟件insite在不中斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下可以監(jiān)測、維護、設(shè)置電臺參數(shù)，如接收頻率、接收信號強度、信噪比、工作溫度等，可以選擇電臺最佳的工作范圍。
（三）、總公司與各水廠通訊
是通過租用電信業(yè)務(wù)幀中繼來實現(xiàn)，幀中繼技術(shù)主要用于傳遞數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它使用一組規(guī)程將數(shù)據(jù)信息以幀的形式(簡稱幀中繼協(xié)議)有效地進行傳送。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)中，特別象DDN，用戶預(yù)定了一條64K的電路，那么它只能以64Kbit/s的速率來傳送數(shù)據(jù)。而在幀中繼技術(shù)中，用戶向幀中繼業(yè)務(wù)供應(yīng)商預(yù)定的是約定信息速率(簡稱CIR)，而實際使用過程中用戶可以以高于CIR的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，卻不必承擔(dān)額外的費用。其費用是相同DDN專線帶寬收費的40%。幀中繼通訊示意圖如圖4。
圖4 幀中繼通訊示意圖
在軟件方面，我們選用組態(tài)軟件FIX7.0及數(shù)據(jù)庫軟件SQL server。FIX組態(tài)軟件提供的Real-Time ODBC SQL允許向SQL server寫入實時過程數(shù)據(jù)。在FIX中只需配置ODBC SQL接口，設(shè)置好傳出、傳入數(shù)據(jù)點及傳送間隔。在SQL server數(shù)據(jù)庫中建好SQL命令表及存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表。在操作系統(tǒng)中設(shè)置ODBC數(shù)據(jù)源。通過通訊測試成功，即可將FIX中的實時數(shù)據(jù)傳入SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。并通過路由器、DTU、幀中繼網(wǎng)絡(luò)傳送到公司調(diào)度系統(tǒng)，利用VB編寫界面軟件，可定時看到生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
（四）、各測壓點與總公司調(diào)度室的通訊
目前我公司有一套測壓點數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)，于1996年安裝并使用，它由主站和多個相關(guān)遠程站組成，對全市11處水壓進行監(jiān)測。測壓點數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)由一套主體設(shè)備通訊雙向終端、一套天線和一臺壓力變送器組成。通訊雙向終端由一臺模擬電臺、一塊數(shù)據(jù)采集通訊模塊及電源構(gòu)成。上位機選用INTOUCH組態(tài)軟件。通過近9年的運行，發(fā)現(xiàn)維護量很大，數(shù)據(jù)采集芯片易受雷擊，模擬電臺抗干擾能力差，容易被噪聲源干擾，傳輸數(shù)據(jù)有時會有誤差。
三、水廠通訊系統(tǒng)存在的問題
1、各系統(tǒng)之間缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，沒有統(tǒng)一傳輸媒介。系統(tǒng)一旦確定，不能隨意更改，靈活性較差。如某一系統(tǒng)因技術(shù)的發(fā)展更新、升級，布線確需更改、更新時，將費時、費工、費錢，還可能耽誤系統(tǒng)的正常運行。
2、設(shè)計復(fù)雜，各系統(tǒng)之間互不能很好兼容。同樣是電臺傳輸，測壓點系統(tǒng)與吸水泵房數(shù)字電臺傳輸就不能兼容。目前水廠現(xiàn)場儀器、儀表模擬信號采用屏蔽線傳輸，開關(guān)信號采用普通電纜線傳輸；廠內(nèi)通訊采用超五類雙絞線；安全監(jiān)控視頻信號采用同軸電纜傳輸。這幾種電纜均需分別獨立設(shè)計，然后還得再進行綜合安排，布線復(fù)雜。
3、軟件編制方面沒處理好，導(dǎo)致通訊時而中斷。例如各水廠數(shù)據(jù)傳送與公司調(diào)度室涉及到組態(tài)軟件FIX，數(shù)據(jù)庫軟件SQL server、界面編程軟件dephi,因此軟件接口處理尤為重要。
4、目前公司和各水廠之間是通過幀中繼通訊，帶寬有限，10多個點帶寬共為2M，導(dǎo)致資源共享受到限制。
四、通訊系統(tǒng)改進的方法
1、可選用現(xiàn)場總線技術(shù)來進行生產(chǎn)級通訊，現(xiàn)場總線技術(shù)主要特征是采用數(shù)字通訊方式取代設(shè)備級的4-20mA模擬量信號及開關(guān)量信號，使用一根電纜連接所有的設(shè)備。可節(jié)省硬件成本；設(shè)計、安裝簡便；系統(tǒng)維護、擴充方便等優(yōu)點。
2、供水信息系統(tǒng)要建立一個好的平臺，這對公司的調(diào)度起著至關(guān)重要的作用，目前有一些專門供生產(chǎn)用組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件及應(yīng)用軟件可很好地對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行傳送及處理，與其它GIS系統(tǒng)、營業(yè)收費系統(tǒng)相結(jié)合，可科學(xué)進行水量的調(diào)配，能夠在保證供水服務(wù)質(zhì)量的前提出下節(jié)約大量的成本。
3、建立一個完善的局域網(wǎng)，所有的生產(chǎn)信息除在生產(chǎn)調(diào)度上實現(xiàn)共享，重要的數(shù)據(jù)庫鏈接到公司和水廠的局域網(wǎng)中，以Web頁的形式發(fā)布。作為公司和水廠的管理層可以通過Web頁的游覽直接了解生產(chǎn)狀況和下達生產(chǎn)指令。
4、測壓點系統(tǒng)與供水信息系統(tǒng)之間可通過OPC技術(shù)或統(tǒng)一軟件的方法進行融合，達到信息共享的目的，同時為調(diào)度系統(tǒng)更加科學(xué)化提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。
五、結(jié)束語
通訊系統(tǒng)是否完善，數(shù)據(jù)能否共享，直接影響一個企業(yè)的運轉(zhuǎn)效率及管理水平。隨著各種相關(guān)技術(shù)的不斷進步，可以預(yù)測將會出現(xiàn)更多信息技術(shù)。只有合理、科學(xué)的應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，建立信息化平臺及通訊平臺，才能幫助供水企業(yè)更好地提高服務(wù)質(zhì)量，造福用戶。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號