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案例頻道一、 概述
信息是否能共享是一個(gè)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(hào)的計(jì)算機(jī)（包括工業(yè)控制機(jī)）、終端機(jī)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(cè)壓點(diǎn)的生產(chǎn)運(yùn)行狀況的各類數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)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(shí)和準(zhǔn)確地掌握到整個(gè)公司的實(shí)時(shí)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(tái)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(jí)泵站至廠內(nèi)部利用無線數(shù)字電臺(tái)，可進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)再現(xiàn)，目前只有河南岸水廠完成此項(xiàng)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，由于帶寬有限，還不能進(jìn)行圖像傳送；
5、 市區(qū)各測(cè)壓點(diǎn)與總公司調(diào)度室利用無線模擬電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送。
由于安裝時(shí)期不同，選用設(shè)備不同，現(xiàn)有通訊平臺(tái)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(cè)控系統(tǒng)，控制方式采用PLC+PC監(jiān)控方式，設(shè)制一個(gè)中心控制主站和幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)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(dá)10Mbps，通訊網(wǎng)為令牌總線網(wǎng)。它提供一種浮動(dòng)主站功能，當(dāng)一個(gè)主PLC站停止運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍能讓所有掛網(wǎng)的PLC繼續(xù)正常運(yùn)行。
中心控制室與各計(jì)算機(jī)之間用串口RS-232通訊，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制方式分為手動(dòng)與自動(dòng)兩種控制方式：手動(dòng)時(shí)PLC監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)時(shí)PLC監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行。生產(chǎn)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳送至上位機(jī)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)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(jiǎn)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(tái)或借助GSM、CDMA等公用網(wǎng)信息平臺(tái)）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(yuǎn)，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(diǎn)
1）、成本廉價(jià)；因?yàn)橛芯€方式的建立必須架設(shè)電纜，或挖電纜溝，在遠(yuǎn)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(gè)終端連接無線數(shù)傳電臺(tái)和架設(shè)適當(dāng)高度的電臺(tái)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(kuò)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(tái)相接就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)充。
5）、設(shè)備維護(hù)上更容易實(shí)現(xiàn)；有線通訊鏈路的維護(hù)需沿線路檢查，出現(xiàn)故障，不能及時(shí)找出故障點(diǎn)，而無線數(shù)傳建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需維護(hù)數(shù)傳電臺(tái)，能及時(shí)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)半雙工數(shù)字電臺(tái)，美國(guó)MDS EL705產(chǎn)品，工作頻率在240MHZ頻段。
無線數(shù)傳電臺(tái)通訊連接圖如圖3
圖3 無線數(shù)傳電臺(tái)通訊連接圖
在廠部上位機(jī)對(duì)ADAM組態(tài)，由于FIX沒有ADAM驅(qū)動(dòng)，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(duì)象的連接和嵌入， 其實(shí)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(duì)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(shí)質(zhì)和操作過程。
通過對(duì)OPC服務(wù)器接口，服務(wù)器（server）、組（group）和數(shù)據(jù)項(xiàng)（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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到吸水泵房的運(yùn)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(qiáng)，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(cè)、維護(hù)、設(shè)置電臺(tái)參數(shù)，如接收頻率、接收信號(hào)強(qiáng)度、信噪比、工作溫度等，可以選擇電臺(tái)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(shí)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(jiǎn)稱幀中繼協(xié)議)有效地進(jìn)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(jiǎn)稱CIR)，而實(shí)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(fèi)用。其費(fèi)用是相同DDN專線帶寬收費(fèi)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(shí)時(shí)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(diǎn)及傳送間隔。在SQL server數(shù)據(jù)庫中建好SQL命令表及存儲(chǔ)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(cè)試成功，即可將FIX中的實(shí)時(shí)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(shí)看到生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
（四）、各測(cè)壓點(diǎn)與總公司調(diào)度室的通訊
目前我公司有一套測(cè)壓點(diǎn)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(gè)相關(guān)遠(yuǎn)程站組成，對(duì)全市11處水壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)壓點(diǎn)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(tái)壓力變送器組成。通訊雙向終端由一臺(tái)模擬電臺(tái)、一塊數(shù)據(jù)采集通訊模塊及電源構(gòu)成。上位機(jī)選用INTOUCH組態(tài)軟件。通過近9年的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)維護(hù)量很大，數(shù)據(jù)采集芯片易受雷擊，模擬電臺(tái)抗干擾能力差，容易被噪聲源干擾，傳輸數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)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(jí)，布線確需更改、更新時(shí)，將費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)錢，還可能耽誤系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2、設(shè)計(jì)復(fù)雜，各系統(tǒng)之間互不能很好兼容。同樣是電臺(tái)傳輸，測(cè)壓點(diǎn)系統(tǒng)與吸水泵房數(shù)字電臺(tái)傳輸就不能兼容。目前水廠現(xiàn)場(chǎng)儀器、儀表模擬信號(hào)采用屏蔽線傳輸，開關(guān)信號(hào)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(hào)采用同軸電纜傳輸。這幾種電纜均需分別獨(dú)立設(shè)計(jì)，然后還得再進(jìn)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(shí)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(gè)點(diǎn)帶寬共為2M，導(dǎo)致資源共享受到限制。
四、通訊系統(tǒng)改進(jìn)的方法
1、可選用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)來進(jìn)行生產(chǎn)級(jí)通訊，現(xiàn)場(chǎng)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(jí)的4-20mA模擬量信號(hào)及開關(guān)量信號(hào)，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(jì)、安裝簡(jiǎn)便；系統(tǒng)維護(hù)、擴(kuò)充方便等優(yōu)點(diǎn)。
2、供水信息系統(tǒng)要建立一個(gè)好的平臺(tái)，這對(duì)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(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送及處理，與其它GIS系統(tǒng)、營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)相結(jié)合，可科學(xué)進(jìn)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(gè)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(shí)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(dá)生產(chǎn)指令。
4、測(cè)壓點(diǎn)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(jìn)行融合，達(dá)到信息共享的目的，同時(shí)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(gè)企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率及管理水平。隨著各種相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，可以預(yù)測(cè)將會(huì)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(tái)及通訊平臺(tái)，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(hào)：11010802023656號(hào)