随着城市供水管网范围的不断延伸扩大,老式的(包括采用单板机、单片机及简单的数据采集器构成的调度系统)供水调度系统已显得不能适应新的形势发展的要求。近年来计算机、自动化及遥测技术的发展和新产品的出现,使得建立一套完整的供水调度SCADA系统更有必要。该系统是在综合考虑无线调度系统与公司企业内部网络衔接的设计要求,以实用、可靠、可扩展、易维护为原则, 将自控系统、调度系统、企业内部网(Intranet)系统实现无缝连接三位一体的综合管理与控制系统。该系统包括取水泵站的自动控制系统、供水厂的自动控制系统和输水管线压力采集系统,实现了取水泵站、供水厂、和输水管线生产过程的全自动控制。通过无线电调度系统在供水厂自控系统中能监视取水泵站、输水管线监测点的参数及下发控制指令,同时将供水厂、取水泵站的生产运行数据和管线监测数据实时送回公司内部网络。在公司内部网上任何一个被授权的终端上都能够监视取水泵站、供水厂、和输水管网的运行情况。通过该系统的使用,动态掌握水厂、泵站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、提高了公司的生产管理水平。
SCADA系统设计与系统构成:
供水调度SCADA系统由取水泵房、供水厂的自动控制系统,输水管线测压点,中央控制室的内部网构成。以太网用于系统的管理层,无线通讯网用于各PLC子站控制器及计算机操作站之间的控制层通讯。管理层与控制层通过基于客户/服务器HMI组态监控软件实现信息交互。控制层的数传无线通讯方式,具有连接方便、通讯距离远的特点,是被PLC通讯广泛应用的工业网络。无线通讯采用具有SCADA功能的主从通讯协议,PLC通过其标准RS232与数传电台相连实现无线通讯,通讯速率可达9600bps或更高。
输水管线测点组成:
在SCADA系统中,用于输水管网参数监测的PLC采用更经济可靠的微型可编程控制器,采集监测点的参数数据并作为SCADA系统的从站。
水厂中心控制室组成:
配置两台(一用一备)或一台HMI操作站,用于对整个水厂生产过程和输水管线运行情况的监视和控制。配置打印机打印报警、生产报表和曲线等。在中心控制室、公司调度室还可配置了一套投影模拟屏,可以直观、动态显示水厂、泵站和管线运行情况(包括所有设备的状态、主要工艺参数)。
公司监视站组成:
SCADA系统的主站安装于公司调度办公楼,选用高可靠性的工业控制工作站(可以配置成双机热备),用于对整个供水公司生产过程和输水管线运行情况进行监视和控制。公司所属输水管线测压点参数,水厂、泵站设备运行状态和生产运行数据可以直观、动态显示出来,并且可随时查询历史数据。通过无线电调度系统将水厂自控系统、泵站自控系统、调度系统和公司内部网络联成一体化网络。以实现在公司内部网上对水厂、泵站生产运行参数、设备运行状况和管线的运行情况的实时监视。在经理室和有关职能部门配置监视终端,作为系统的客户机与公司网络上的其他任何终端一样只需安装系统工作站客户端软件或者Web Browser,在授权的情况下均可以监视水厂、泵站和输水管线的运行情况。系统具有Internet/Intranet接口,可方便实现在任何地点、任何时候通过拨号上网的方式监视生产运行情况,即远程监视。
SCADA系统功能与特点:
一、集中管理、分散控制:在水厂控制室能集中对全系统各种设备和生产运行数据进行监视和控制,主要的工艺参数和设备的状态在模拟屏上显示。能实现三级控制。即:就地手动控制,分站PLC控制,中控室集中控制。在控制室具有自动控制和远程手动控制(遥控)两种方式。
(1)就地手动控制:就是能在就地通过控制箱或柜上的按钮或控制器对设备进行手动控制。
(2)分站PLC控制:就是各分站PLC执行自己的控制程序,处理该站现场I/O信号。在与中心控制室脱机或通讯出现故障时各分站能独立利用自己的PLC进行控制及PLC之间的通讯。
(3)中控室集中控制:就是在中心控制室能对水厂、泵站生产过程和
输水管线进行监测控制和数据处理,对所控设备进行自动或遥控控制。
在自动控制方式下能对水厂、泵站的相关设备进行联动控制或故障保
护,如开泵过程(对降压启动方式而言)为先开泵后,5秒后未转到运行
状态则强制停泵,否则视为启动成功回传成功信号。
二、通讯能力强:水厂、取水泵站PLC组成一个广泛主从网络,无线电通讯速率可达9600bps。主站轮询时间可以根据实际需要设定,以达到数据的实时有效。公司采用100M以态网,保证了整个系统可以快速稳定和可靠的运行。
三、系统可扩展性和开放性强:该系统采用的硬件和软件都是符合国际标准,世界主流、应用广泛的产品,例如:监控系统是基于微软公司的WindowsNT、2000或9X平台,支持各种规范的协议如OPC、ODBC、ActiveX、DDE等。为过程控制系统与管理信息系统交互信息,实现管理控制一体化提供了坚实接口基础。
四、丰富的画面显示功能:计算机操作站显示的画面有管网监控图、泵房动态模拟图、高压配电图、设备操作画面、趋势图、报警画面等。操作人员通过调用这些画面可以全面的掌握整个系统的运行情况,并且很方便地对设备进行操作。
五、报警和保护处理功能:系统记录设备和软件报警发生时的有关信息,如故障标签名称、报警信息、故障报警时间等,并可以对报警信息进行管理。系统还可提供对重要设备的保护功能,如过载、超温及三相电流不平衡等保护。
六、报表功能:本系统输出报表有生产日志、生产日报表、月报表、季度报表、年报表与管网压力报表等。
七、远程监控功能:在公司办公大楼的以态网络采用基于客户/服务器HMI组态软件网络版,实现对整个系统的远程监视。操作人员可在中心控制室对生产过程进行监控,公司领导在办公室也可以监视查询水厂、泵站及输水管线的运行情况,及时掌握生产情况以便更快作出决策和调度,提高了生产效率。
八、系统组态功能:该系统可根据用户需要,对RTU参数,采集变量及计算公式等任意组态。
九、 数据库管理功能:该系统自动形成历史数据文件,用户可对历史数据按多种条件进行查询、修改,对不可测得的参数可人工输入,对历史数据进行各种统计、处理等。
十、 图形显示功能:可显示各种平面分布图;数据可实时地在画面上动态显示;图上的参数及其显示位置可在线修改。
十一、多种形式的曲线:可绘制和打印:历史曲线,直方图、拼图、机泵运行图等多种形式的曲线。
十二、数据输出功能:能驱动大型投影屏显示功能。
本系统功能适合于电力公司、热力公司及天然气公司。
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