背景

    廣西桂林市東江水廠自動化改造工程是桂林市自來水公司對其旗下已運行多年的水廠首次進行自動化改造的項目，該水廠位于市區，原設計規模為日處理10萬立方米/日的供水能力，由于廠內設備老化陳舊，控制手法落后，造成生產能力下降，出廠水質偏低等問題，不能滿足桂林市日益增加的供水要求。因而自來水公司對該廠進行自動化改造。

    挑戰

    ◇ 確保系統安全運行

    系統中有兩個主控機，承擔著數據采集、界面展示、歷史記錄、報警判斷等重要作用，對整個系統來說至關重要，一旦出現故障，如死機，將導致系統癱瘓，其上層的所有監控端都將失效。采用安全保障措施是確保系統安全穩定運行的必要手段。

    ◇ 分布式的系統結構

    由于水廠“分散控制”的特點，不同工藝環節相對較為分散，其操作人員過去需要頻繁的觀察實際工藝情況，隨著自動化技術的發展，操作人員只需要通過監控系統來觀察本環節的工作狀態，因此系統需采用分布式的結構，實現系統功能的部署，即監視到實時信息，又互不影響。

    ◇ 與自來水公司的交互
 
    東江自來水廠在完成日常的制水、配水工作之外，還負責向自來水公司提供數據。自來水公司匯總所有的數據目的是進行統一的協調和管理。統一調度是將來城市自來水供應的趨勢，因此數據交互是否順暢穩定，決定著自來水公司調度的準確性。

    項目方案

    ◇ 系統配置

    系統配置圖，如圖1所示。

 

   

    ◇ 應用軟件部署

    現場控制及本地自動化層采用西門子300系列PLC控制器，結合觸摸屏、數據采集模塊、工業光電交換機等自動化設備，集中采集數據并對設備能進行獨立控制。

    遠程集控及自動化層則采用目前國內一流組態軟件組態王，由水廠控制中心來監視設備的運行狀態、采集現場數據、歷史數據展示分析、下達控制指令并可切換設備自動運行。

    網絡系統設計：水廠網絡一般采用環形網絡設計。每個主站作為一個網絡節點。這個網絡最好采用以太網或者工業以太網。

    該水廠控制系統共分成5個PLC子站：取水泵站、加氯加藥間、一期濾池子站、二期濾池子站、送水泵站，采用單模光纖，利用先進的X-Ring環技術構成切換速度少于0.01ms的工業以太環網結構，保證了系統可靠性、兼容性、先進性。
 

   

    在軟件部署時采用分層方式，底層的PLC及硬件設備，位于數據源層，作為整個系統的數據基礎；組態王軟件位于應用支撐層，處理與通訊有關的相關事務，同時進行界面現實、報警判斷、事件記錄等工作，是對整個系統應用的支撐，在本項目中主要部署的是SCADA的客戶端產品。

    SCADA軟件（Kingview 6.53）：快速采集現場設備的實時數據，以圖形、動畫、報表、趨勢等手段展現泵站的工藝流程、設備的運行狀態。

    客戶端軟件（Ki n g v i ew Cl i e n t ） ： 基于C/S架構， 是Kingview6.53的客戶端軟件。為操作員提供日常操作所需的操作平臺，也可滿足分布式的要求。

    ◇ 項目的功能特點

    （1）雙機冗余設置

    系統中兩個主控機采用雙機冗余方式，主機和從機通過TCP/IP網絡連接，正常情況下主機實時與設備通訊完成實時監控；主從機間進行心跳檢測，一旦從機發現主機異常，將立即切換取代主機實現主機的功能。系統除對實時數據冗余外，還對歷史數據、報警數據冗余，當故障服務器恢復正常，可自動將故障期間的歷史、報警數據同步，從而保證主從機的數據一致，也是對數據完整性的可靠保障。

    （2）基于C/S架構的功能部署

    本系統的各工藝環節，如取水環節、加藥制備環節、過濾環節，配備的工作人員較少，但是仍然需要第一時間了解生產的情況，因此采用C/S架構，在各環節的部署主控置機的客戶端，可以保證數據的實時刷新，為了確保安全，此處只能監視，不能控制。

    （3）向自來水廠傳輸數據

    為了使市自來水公司能夠獲得東江水廠的數據，系統中主控機上的軟件作為OPC Server，自來水公司的軟件作為OPC Client，兩者通過OPC方式進行數據傳輸。使自來水公司能發揮全市水網調度中心的調度分配、水網平衡的作用。

    運行效果

    整個水廠自動化改造已經投運，系統從2008年底至今已穩定、安全運行了18月。在減輕水廠勞動強度、降低生產成本、改善供水水質方面有了質的提高，自動化水平達到國內一流水平。

    摘自《自動化博覽》2011年第一期