供水自动化设计.doc

石家庄市引岗黄水库水供水二期工程自控系统的选择与应用黄水库水供水二期工程自控系统的选择与应用1 引言目前，随着计算网络技术、通信技术和自动化水平的提高和发展，先进的生产过程监控系统及办公自动化信息管理系统已作为现代企业必不可缺的经营和管理手段，对于提高企业的工作效率和管理水平，发挥着越来越重要的作用。目前监控系统的发展趋势是突破传统的、孤立的、封闭式的系统模式，达到完全开放式的、高可靠性和直面对象的实时多任务信息监控管理系统。2 项目简介石家庄市引岗黄水库水供水二期工程是日供水量10万吨的小型给水泵站，占地约45亩，主要构筑物有配水泵房、加氯间、10/0.4kV变配电站、清水池、综合楼及附属构筑物等。早在2000年项目建设之初，我们就充分认识到了控制系统的实时性及开放性的重要所在。小型工业以太网在当时国内还比较少见，但经过多方调研及比较，最终确定选用澳大利亚MITS a unit of LOGICA公司的SMS监控系统。MITS公司的站级监控系统SMS是专门为泵站和变电站设计的实时多任务小型工业以太网监控系统，具有实时、分布式关系型数据库系统。同时采用了“容错”技术, 保证系统高可靠性。相对于传统的“主/从”备份型式, 它采用双机互为热备份的技术，不仅保证了系统的高可靠性, 同时系统可实现从单、双服务器到多服务器的规模化的特点, 有利于系统今后的扩展。3 系统设计3.1 监控系统构成项目网络示意图入图1所示。该监控系统为实时多任务一级监控系统，配水泵房设监控主站，它下设两个现场站，其一配水泵房现场站负责采集、监控变配电系统、泵房内设备及部分仪表;其二加氯间现场站负责采集、监控加氯系统、加氯间内设备及部分仪表。配水泵房监控主站及配水泵房现场站安装于泵房控制室内，加氯间现场站安装于加氯间值班室内。同时生产过程监控系统的数据还要通过无线网络与自来水公司调度系统保持实时通讯。图1 SMS监控系统网络示意图泵站管理信息系统设在综合楼内，它通过网桥与实时生产监控系统相连。在泵站周边还设有数个管网压力测量点，它们的实时数据也要采集进泵站监控系统。系统网络采用先进的互为热备份10/100MB/s的双以太网，符合IEEE802.3的网络标准，采用TCP/IP网络协议。SMS SCADA系统采用Windows NT中文操作系统，泵站信息管理系统也采用Windows NT。泵站信息管理系统通过HUB(视为同一网段)与SCADA系统相连。SCADA系统通过ODBC将数据传到泵站信息管理系统，且不影响SCADA系统的运行速度。SMS SCADA服务器通过SQL将采集的数据写到数据库中，为泵站信息管理系统、公司调度系统等有权限的用户提供网络共享服务，进行诸如报表生成，数据分析等工作。在控制中心, MITS 采用TCP/IP协议, 建立与 Windows NT主机服务器、工作站、打印机等的连接。网络通讯速率可达100MB/S。使用TCP/IP的方案保证用户的资源和网络发展, 从而节省额外投资。SMS系统是开放、分布式的监控系统。包括基于Windows NT操作系统下的监控软件。同时SMS系统通过标准的SQL和ODBC与用户的管理信息系统进行数据交换。具备支持开放式的“Internet”连接功能，支持用户根据安全权限，远程访问SMS系统。在计算机硬件系统中，该SMS监控系统的SMS SCADA监控主机服务器采用高性能、高可靠性的COMPAQ奔腾III 866MHz，256M内存，21彩色监视器(分辨率达到12801024)监控计算机，工作站采用COMPAQ EC奔腾III 800MHz，256M内存，21彩色监视器(分辨率达到12801024)计算机。其中监控主机服务器与工作站互为冗余热备方式，每台设备均可百分之百的承担系统全部任务，当其中一台计算机发生故障时，另一台计算机可继续工作，使整个系统具有极高的可靠性和扩展性。报警与事件打印分开设置，2台A3 EPSON LQ 1900K打印机，分别用于系统实时报警记录的打印和事件记录的打印。泵房现场站及加氯间现场站均选用MD1000 RTU/C控制器。完成现场采集和监控功能，并能把现场采集的数据和状态量通过SMS SCADA通信链路传输到监控中心，而监控中心可以把下发命令和数据通过通信链路传输到相应的现场MD1000 RTU/C。MD1000 RTU/C具有支持双网的特点，提高了控制系统的可靠性。MD1000 RTU/C采用了标准的LAN网络硬件和协议用于分布处理, 并对网络状态变化, 提供快速响应。同时MD1000 RTU/C是模块化结构, 在槽内插入不同的模块, 即可组态不同的应用能力。它提供了比其它的传统性PLC更强的控制和通信功能，可支持DNP3.0, MODBUS等通用的数据通信协议，可与多种RTU和PLC之间进行通信。这样就满足了工程中许多电气设备的通讯要求。例如:直流屏的通信协议为DNP3.0、变频器及加氯机的通信协议为MODBUS。最主要的是当监控计算机及双冗余以太网同时发生故障，即泵站监控中心及GUI瘫痪时，MD1000 RTU/C仍然可以正常工作，不影响企业生产，这一点极大地满足了供水行业生产的特殊性。使整个供水系统真正成为稳定的、高可靠性的、安全的系统。系统增加的测压点RTU采用MITS MD3311RTU/C，将采集的本地数据通过无线网络传输到监控中心。3.2 通信系统构成泵站通信系统设计原则为:按无线信道为主，有线信道为辅，故障状态下互为备用来考虑。MITS MD1000 RTU/C提供遵循工业标准通讯接口, 如RS-232, RS-485, IEEE802.3 Ethernet(以太网)和IEEE802.4(令牌总线)接口。这允许MITS MD1000 RTU/C可以支持无线, 租用线, PSTN, 微波和卫星等通讯接口。并兼有通讯服务器的功能。首先在泵站内设微波通讯塔，与公司调度之间采用微波通讯，此外向当地电信局申请DDN专线作为与公司调度之间的备用通信信道。自来水公司原有调度系统选用的是摩托罗拉设备，监控系统设MCPM协议转换RTU，将MODBUS协议转换为MDLC协议以便与公司调度系统通讯。达到两期系统的完整性。使泵站监控系统的数据实时地传送到公司调度系统。DDN专线的传输带宽为64k，这一速率完全可以满足泵站监控系统的需要，当然可以申请更高速率的专线，但性能价格比差。台无线数传电台与一期公司调度系统及新增测压点构成无线通讯网络。在MITS SMS GUI服务器里安装MITS ODBC软件,以将SCADA系统与泵站信息管理系统连接,达到SCADA系统与管理系统的完美结合。MITS能够建立在基于TCP/IP上的网络能力, 来提供对于如Telnet, SLIP和CSLIP的支持。这些协议提供给用户从远方来访问RTU的能力, 以及获得I/O点的实时信息和通信链路信息。通过使用二相密码确认机制，可减小非法访问进入系统。4 软件开发监控软件建立于WINDOWS NT之上，利用与RTU设备相配套的SCADA平台软件，在泵房监控站编制数据采集软件，进行实时和历史数据的处理，进而编制实时工况画面，趋势画面，报警画面等软件。挂网设备做到实时通信，资源共享。SMS系统同时也具有一个先进的图形用户界面(GUI), 允许用户访问全部SMS SCADA功能数据。GUI提供给用户一个非常强大的, 方便易用的组态设计工具，GUI具有X-Windows窗口式界面。GUI提供给用户一个图形符号库, 这样用户可以非常方便地选择和进行网络连接的编辑。MITS所提供的SMS系统, 具有全监控功能和用户化自动控制功能。MITS同时提供给用户全功能的软件模块和工具, 使用户能够维护和提高这个控制系统, 以及实现仿真应用。MITS将提供给用户综合的技术培训, 使用户具有应用开发能力。在工程中我们开发的主画面有:全厂主工艺流程图、加氯系统图、10/0.4kV电力系统图等。在主工艺流程中软件组态基本