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一． 引言

    在我國經(jīng)濟建設(shè)飛速發(fā)展的今天，綜合國力一天一天增強，隨著WTO的加入，標(biāo)志著我國各行各業(yè)必須以最快的速度與國際接軌。對我國中小城市自來水公司而言，采用現(xiàn)代電子信息技術(shù)及綜合自動化技術(shù)來改造生產(chǎn)各個部門和進行企業(yè)管理是極其重要的，這是改變目前我國中小城市自來水企業(yè)被動局面的最有效的辦法之一。

    就城市自來水公司而言，其企業(yè)特點是：分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化、全開放。為了安全、穩(wěn)定、可靠地管理好遍布全城的供氣和供水管網(wǎng)，一定要有一個滿足其企業(yè)特點的、現(xiàn)代化的、先進的企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)（SAS）。
城市自來水綜合自動化系統(tǒng)（SAS）的組成如圖1所示，它是建立在Internet網(wǎng)基礎(chǔ)之上的，具有完全開放式的結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)主要包括：

?信息管理中心系統(tǒng)（IMCS--Information Management Center System）

?企業(yè)管理與經(jīng)理決策支持系統(tǒng)（MIS/DSS），或稱：公司辦公自動化系統(tǒng)（OAS--Office Automatic System ）

?企業(yè)社會服務(wù)系統(tǒng)（Callcenter），它包含管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）和自動抄表收費系統(tǒng)（AMR――Automatic Meter Reading ）

?自來水管網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)

?數(shù)據(jù)倉庫

?生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA --Supervisory Control And Data Acquisition）

    企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)（SAS）的基礎(chǔ)是企業(yè)生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA  Supervisory Control And Data Acquisition）。為了解決企業(yè)生產(chǎn)過程自下而上的信號采集、傳輸和實現(xiàn)自上而下的控制與管理，就必須要有一個可靠的SCADA系統(tǒng)來支撐。而一個完善的SCADA系統(tǒng)的建立，又依托于高精度、智能化的一次儀表獲取信息，準確無誤的通訊手段傳輸數(shù)據(jù)和高效快捷的計算機處理能力。當(dāng)世界進入90年代后，無論從測控儀表、通訊技術(shù)、計算機處理能力均得到了飛速發(fā)展，SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用也日趨成熟。由于計算機與通訊技術(shù)的突破性進展，以及系統(tǒng)通訊的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的形成，SCADA技術(shù)已被賦予了嶄新的內(nèi)涵。它的建立使得企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、全廠信息集成以及企業(yè)上網(wǎng)等，均變得更加方便、靈活、容易和經(jīng)濟。

    對于一個城市自來水企業(yè)，為了滿足對生產(chǎn)過程的調(diào)度和指揮，也同樣需要一個可靠的SCADA系統(tǒng)。它一般由企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度指揮中心、分廠測控站、管網(wǎng)測壓點等組成。它所具有的功能一般包括：數(shù)據(jù)采集控制功能，數(shù)據(jù)傳輸功能，數(shù)據(jù)顯示及分析功能，報警功能，歷史數(shù)據(jù)的存儲、檢索、查詢功能，報表顯示及打印功能，遙控功能，網(wǎng)絡(luò)功能等。
SCADA系統(tǒng)的基本組成單元是遠程測控終端（RTU）。它完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、傳輸和對現(xiàn)場設(shè)備的控制。SCADA系統(tǒng)所涉及到的技術(shù)比較廣泛，有儀表技術(shù)、檢測技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等。

    北京安控科技發(fā)展有限公司，是一家集科、工、貿(mào)于一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司不但技術(shù)力量雄厚，而且開發(fā)出了多種類型的RTU產(chǎn)品，在市政、油田、化工、電力等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

    近年來，公司在吸收國外先進經(jīng)驗、征求諸多專家意見、總結(jié)多年實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上又成功地開發(fā)出了通用一體化的新型RTU產(chǎn)品SuperE，解決了目前市場上RTU產(chǎn)品選型難、配套難、兼容性差等諸多問題。除此之外，公司對自來水行業(yè)的現(xiàn)狀、需求、技術(shù)進行了深入研究，以SuperE為基礎(chǔ)又推出了適合于自來水SCADA系統(tǒng)應(yīng)用的有針對性的系列化RTU產(chǎn)品及系統(tǒng)軟件，提出了自來水SCADA系統(tǒng)的一體化解決方案。

    以下就是自來水SCADA系統(tǒng)一體化解決方案的具體內(nèi)容。

二． 生產(chǎn)工藝流程簡介

    自來水的生產(chǎn)過程是：由水源取水送到自來水廠，在自來水廠經(jīng)過消毒、沉淀、過濾等過程后送入城市供水管網(wǎng)，提供給城市居民或工業(yè)用戶等使用。水源可來自水源井，也可來自地表水。在城市供水管道中途還設(shè)有中途加壓站。在城市管網(wǎng)中還設(shè)有許多測壓點。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    整個工藝過程以水廠最為復(fù)雜，其工藝流程見圖3。

    管網(wǎng)中途加壓站及水源井工藝流程較為簡單，這里不再描述。

    在自來水整個生產(chǎn)過程中，需對水源井取水、水廠生產(chǎn)、管網(wǎng)中途加壓站、管網(wǎng)測壓點的工作進行監(jiān)控，由此形成一個完整的城市自來水生產(chǎn)過程自動化監(jiān)控系統(tǒng)（自來水SCADA系統(tǒng)）。在此基礎(chǔ)上，可組成城市自來水公司企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)（SAS）。

三． 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1．總體結(jié)構(gòu)

    城市自來水SCADA系統(tǒng)可劃分為5個組成部分：水司控制中心、水廠分控中心、管網(wǎng)測壓站、管網(wǎng)加壓站和水源井監(jiān)控站。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

    一個自來水公司下屬可能有多個水廠，一個自來水廠又有多個工藝過程，同時又負責(zé)多個管網(wǎng)測壓站、管網(wǎng)加壓站和水源井監(jiān)控站的管理。如果將系統(tǒng)的所有信息都直接傳送到水司控制中心，由水司完成整個系統(tǒng)的控制是不合理的。因此就需要建立多個水廠分控中心，在水廠內(nèi)建立多個監(jiān)控分站和自來水取水、供水監(jiān)控站點，以實現(xiàn)信息的逐級傳輸和系統(tǒng)的分級控制。

    水廠分控中心對水廠的生產(chǎn)及各站點進行實時監(jiān)控，它是系統(tǒng)的信息采集和控制中心。水廠分控中心采集各站點的數(shù)據(jù)信息，并對這些信息進行存儲、分析匯總或打印等處理。通過數(shù)據(jù)分析，及時給出報警信息或向站點發(fā)出控制命令，控制站點設(shè)備的運行。水廠分控中心還需將匯總數(shù)據(jù)傳送到水司控制中心，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的調(diào)度和管理。

    在水廠內(nèi)部根據(jù)生產(chǎn)管理的要求、生產(chǎn)工藝流程的復(fù)雜程度、信息量的大小和控制設(shè)備的多少來劃分水廠監(jiān)控分站，如：取水泵房分站、反應(yīng)沉淀池分站、濾站、送水泵房分站或水廠配電室分站等。每一個監(jiān)控分站采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息并上傳至水廠分控中心，同時接受水廠分控中心發(fā)出的控制命令，控制現(xiàn)場的各種工業(yè)設(shè)備。除此之外，每一個監(jiān)控分站都具有獨立的操作系統(tǒng)，它們即可由水廠分控中心控制，也可獨立工作脫離系統(tǒng)運行。系統(tǒng)的取水和供水管網(wǎng)監(jiān)控站點也是如此。

    由于系統(tǒng)可實現(xiàn)信息的逐級傳輸和系統(tǒng)的逐級控制，各個站點又具有獨立的工作能力，因此系統(tǒng)的靈活性和可靠性將大大提高。同時這種方式也適合于自來水行業(yè)現(xiàn)行的管理模式。

2．通信方式

    SCADA系統(tǒng)一般采用無線傳輸方式來完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸，使用的設(shè)備為無線電臺。無線傳輸一般采用主從應(yīng)答方式，即主站利用無線網(wǎng)絡(luò)下達命令，從站接收到命令后，執(zhí)行相應(yīng)操作，產(chǎn)生回應(yīng)。回應(yīng)可以為數(shù)據(jù)，也可以為系統(tǒng)信息。

    如前所述，城市自來水公司生產(chǎn)過程自動化監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）包括：水司控制中心、多個水廠分控中心、多個水廠監(jiān)控分站、多個水源井監(jiān)控站、多個管網(wǎng)加壓站和多個管網(wǎng)測壓站。除一個水廠內(nèi)各監(jiān)控分站較為集中外，其它監(jiān)控站點均散布在城市的各個區(qū)域。因此通訊系統(tǒng)應(yīng)考慮城市地形、地貌的影響。正是由于自來水SCADA系統(tǒng)既有集中，又有分散的特點，在實際應(yīng)用中亦采用劃分區(qū)域、有線無線結(jié)合的通信策略。具體做法是：以一個水廠為一個通信區(qū)域，水廠分控中心為通信控制中心；水廠內(nèi)部各監(jiān)控站點與水廠分控中心采用有線通信方式（RS485），也可以采用無線通訊方式（電臺）；水廠管轄下的取水、供水管網(wǎng)監(jiān)控站點與水廠分控中心采用無線通信方式（電臺）；水廠分控中心與水司控制中心之間采用聯(lián)網(wǎng)通信方式（微波、光纜、衛(wèi)星、無線電、租用電話線等）。系統(tǒng)通訊方式示意圖見圖5。

3．基本組成單元

    RTU（遠程測控終端）是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元，采集、控制和通信是他所具有的基本功能。

    對于具有分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化特點的企業(yè)，其SAS/SCADA系統(tǒng)的建立，離不開承上啟下的RTU產(chǎn)品。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不同，RTU也有不同形式的構(gòu)成與特點。

    以城市自來水公司為例，城市供水綜合自動化系統(tǒng)中的SCADA系統(tǒng)，必須具備并且非常重要的一個功能就是：實時、準確地監(jiān)測遍布于全市的自來水管網(wǎng)的壓力變化情況，另外還可能監(jiān)測流量、余氯和濁度三個數(shù)據(jù)信息。應(yīng)用于管網(wǎng)測壓的RTU產(chǎn)品就是為此目的而設(shè)計的。由于管網(wǎng)測壓工藝簡單、無須控制、散布廣泛，因此就要求此類RTU產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、價格便宜等特點。

    水廠生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，采集控制點較多，因此也需要有功能較為強大RTU產(chǎn)品來支持。一般來說，此類RTU產(chǎn)品應(yīng)具有多種類型的信號輸入，具有強大的軟件支持，具有梯形圖、C語言等編程能力，可支持PID等多種控制算法，可實現(xiàn)有線或無線通信方式。在很多場合還需要它具有監(jiān)視和操作功能。只有這樣，才能夠滿足不同水廠、不同工藝、不同用戶的要求。

    北京安控科技發(fā)展有限公司針對自來水企業(yè)的生產(chǎn)特點，開發(fā)出了適合于不同場合應(yīng)用的RTU產(chǎn)品。以SuperE為代表的通用一體化RTU系列產(chǎn)品，可廣泛地應(yīng)用于城市供水SCADA系統(tǒng)中，可滿足不同用戶的不同要求。選擇不同配置的SuperE產(chǎn)品，輸入不同類型的控制程序，可形成管網(wǎng)壓力監(jiān)測器 、管網(wǎng)中途加壓站控制器、水源井控制器、水廠監(jiān)控分站控制器等不同類型的RTU。

SuperE產(chǎn)品外形見圖6，其特點見附錄I。

4．?dāng)?shù)據(jù)庫

    自來水SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)以水司控制中心數(shù)據(jù)庫和水廠分控中心數(shù)據(jù)庫為核心，它們包含：水廠生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，水源、管網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，報警、控制數(shù)據(jù)，統(tǒng)計、報表數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)等多種類型的數(shù)據(jù)信息。兩個數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)類似，只是側(cè)重點不同。水司控制中心數(shù)據(jù)庫側(cè)重于統(tǒng)計、報表和歷史數(shù)據(jù)，水廠分控中心數(shù)據(jù)庫側(cè)重于實時和報警、控制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)見圖7。

5．軟件

    自來水SCADA系統(tǒng)需有一個軟件系統(tǒng)支持。此軟件系統(tǒng)不但要有行業(yè)特征，還要具有靈活的組態(tài)功能。它一般是在通用組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)而成。

    自來水SCADA系統(tǒng)軟件分為兩大部分：水司控制中心軟件系統(tǒng)軟件和水廠分控中心系統(tǒng)軟件。它們結(jié)構(gòu)類似，只是側(cè)重點不同。前者側(cè)重于統(tǒng)計、查詢，后者側(cè)重于報警和控制。它們的結(jié)構(gòu)如圖8所示。

    ESpider是一個優(yōu)秀的組態(tài)軟件，經(jīng)過了多種系統(tǒng)的應(yīng)用和考驗。它具有功能豐富，性能優(yōu)良，穩(wěn)定可靠等特點。該軟件的詳細介紹見附錄II。

    以Espider為基礎(chǔ)，北京安控科技發(fā)展有限公司開發(fā)了應(yīng)用于水行業(yè)的EWS―SCADA系統(tǒng)軟件，它既保留了Espider的原有內(nèi)核，同時又賦予了它行業(yè)特征，使得用戶使用起來更加方便、簡單。
在一般情況下，用戶不必了解Espider的使用，只需使用EWS對系統(tǒng)進行設(shè)定就可實現(xiàn)系統(tǒng)運行。如果EWS不能完全滿足用戶的要求，也可在Espider的基礎(chǔ)上開發(fā)新的功能或編制新的控件。

6．功能

    以SuperE為基礎(chǔ)，以EWS系統(tǒng)軟件為支持，自來水SCADA系統(tǒng)可實現(xiàn)以下主要功能：

遙測
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)，遙測水廠和不同站點RTU的監(jiān)測數(shù)據(jù)（特別是管網(wǎng)壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)），形成系統(tǒng)運行歷史數(shù)據(jù)庫。

遙控
控制各水廠內(nèi)污水泵房、反應(yīng)沉淀池、濾池、送水泵房的設(shè)備運行。

報警
監(jiān)測數(shù)據(jù)量的上、下限報警，報警記錄。

參數(shù)輸入及組態(tài)
輸入系統(tǒng)參數(shù)，如巡檢周期、控制參數(shù)、報警限、計算公式、系統(tǒng)時間等，并對這些參數(shù)進行組態(tài)，以形成完整的系統(tǒng)操作、控制、統(tǒng)計、顯示、打印參數(shù)數(shù)據(jù)庫。整個系統(tǒng)以此數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)運行。

自動巡檢
自動巡檢各水廠和測壓站及其它站點數(shù)據(jù)及生產(chǎn)設(shè)備工作情況。

手動采集
手動巡檢各水廠和測壓站及其它站點數(shù)據(jù)及生產(chǎn)設(shè)備工作情況。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計
能實現(xiàn)對自來水公司的總用水量、總供水量等數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計，生成報表。

數(shù)據(jù)打印
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)，自動打印系統(tǒng)遙測、遙控數(shù)據(jù)及統(tǒng)計報表數(shù)據(jù)。

遠程診斷、遠程維護、遠程升級
通過網(wǎng)絡(luò)，可以對監(jiān)控站點RTU進行遠程診斷、遠程維護、遠程升級。

四． 系統(tǒng)站點組成

1．水司控制中心

    水司控制中心包括：中央監(jiān)控工作站、實時測控計算機、打印機、監(jiān)視系統(tǒng)、UPS電源等幾個部分。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖9所示。

    中央監(jiān)控工作站是控制中心的核心，負責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理。

    中央監(jiān)控工作站與實時測控計算機連接，通過它采集各水廠分控中心的數(shù)據(jù)，并將其存儲到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，以備顯示查詢。

    中央監(jiān)控工作站掛接在企業(yè)SAS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上，以實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的共享。
    大屏幕顯示和多屏顯示系統(tǒng)可顯示多類系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可使系統(tǒng)操作人員及時了解整個系統(tǒng)的運行狀況。
    打印機用于打印系統(tǒng)數(shù)據(jù)或輸出報表。
    UPS電源為系統(tǒng)提供可靠的電源支持。

2．水廠分控中心

    水廠分控中心包括：服務(wù)器、供水調(diào)度工作站、企管工作站、打印機、集線器、網(wǎng)關(guān)、電臺、UPS電源等幾個部分。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10所示。

    水廠分控中心通過RS458連線和網(wǎng)關(guān)采集水廠監(jiān)控分站的數(shù)據(jù)，通過無線電臺采集取水和管網(wǎng)監(jiān)控站的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都存儲到服務(wù)器上的實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)。通過集線器將企管工作站、供水調(diào)度工作站和服務(wù)器連接在一起，共享服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器通過通訊媒體以聯(lián)網(wǎng)的方式與水司控制中心連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳。

    供水調(diào)度工作站可實時顯示水廠監(jiān)控分站及取水、供水管網(wǎng)監(jiān)控站的數(shù)據(jù)，通過分析判斷及時給出報警信息，并可發(fā)出報警控制命令。供水調(diào)度工作站還可獲取各水廠監(jiān)控分站的控制權(quán)，直接對監(jiān)控分站的設(shè)備進行控制。

    企管工作站可進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，產(chǎn)生匯總信息存儲到數(shù)據(jù)庫，以供水司控制中心享用。也可產(chǎn)生報表數(shù)據(jù)打印。
UPS電源為水廠分控中心系統(tǒng)提供可靠的電源支持。

3．水廠監(jiān)控分站

    水廠監(jiān)控分站有：單RTU（SRC）、多RTU（SRRC）、多RTU級連（SRTRC）等多種組成形式。它們各有優(yōu)缺點，需根據(jù)實際情況和用戶要求選擇。

單RTU方式（SRC）

    此種組成方式是：信號（Signal）→RTU→分控中心（Center）的結(jié)構(gòu)形式。即監(jiān)控分站的所有采集及控制信號全部連接到一個RTU上，再通過RS485線將采集數(shù)據(jù)傳送到水廠分控中心。監(jiān)控分站的全部采集控制工作由一個RTU來完成。其結(jié)構(gòu)圖見圖11。

    優(yōu)點：使用的RTU少。

    缺點：RTU結(jié)構(gòu)龐大，需要有大量的輸入輸出接口，需要完成大量的采集控制功能；采集控制過于集中，可靠較性差；需要使用大量的信號電纜，施工較為困難。

    此方式適用于規(guī)模較小，采集控制現(xiàn)場距離觀測室較近，不需要現(xiàn)場監(jiān)視的監(jiān)控分站。

多RTU方式（SRRC）

    此種組成方式是：信號（Signal）→多個RTU→分控中心（Center）的結(jié)構(gòu)形式。即對監(jiān)控分站的采集控制信號加以分類，并分別連接到不同的RTU上，再通過RS485線將采集數(shù)據(jù)傳送到水廠分控中心。監(jiān)控分站的采集控制工作由多個RTU來完成。其結(jié)構(gòu)圖見圖12。

    優(yōu)點：每個RTU的規(guī)模較?。徊杉刂乒δ芊稚⒌讲煌腞TU上，可靠性高。

    缺點：使用的RTU較多；需要使用大量的信號電纜，施工較為困難。

    此方式適用于易劃分功能，規(guī)模較小，采集控制現(xiàn)場距離觀測室較近，不需要現(xiàn)場監(jiān)視的監(jiān)控分站。

多RTU級連方式（SRTRC）

    此種組成方式是：信號（Signal）→多個RTU→RTU→分控中心（Center）的結(jié)構(gòu)形式。即將監(jiān)控分站的采集控制信號加以分類，在不同的采集控制現(xiàn)場分別放置不同的RTU，通過RS485線將這些RTU連接到觀測室RTU，再通過RS485線連接到水廠分控中心。各現(xiàn)場RTU分別采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到觀測室RTU上，然后再傳送到水廠分控中心。監(jiān)控分站的采集控制工作按功能和區(qū)域劃分，由多個RTU來完成。其結(jié)構(gòu)圖見圖13。

    優(yōu)點：每個RTU的規(guī)模較??；采集控制功能分散到不同的RTU上，可靠性較高。RTU可直接安裝在測控現(xiàn)場，可節(jié)約大量信號電纜，施工較為容易，同時可進行現(xiàn)場監(jiān)控；觀測室可方便地安裝監(jiān)控計算機、大型顯示器或操作工作臺。

    缺點：使用的RTU較多；觀測室RTU需具有多個通信接口。

    此方式適用于易劃分功能，規(guī)模較大，采集控制現(xiàn)場散布范圍較廣，需要現(xiàn)場操作的監(jiān)控分站。

    當(dāng)水廠監(jiān)控分站與水廠分控中心之間采用無線方式通信時，可選擇監(jiān)控區(qū)域內(nèi)某一RTU作為數(shù)據(jù)與電臺連接，由它提供數(shù)據(jù)通信通道。

    在以上各種結(jié)構(gòu)中，觀測室可以是無人職守的。

    圖14給出了一個送水泵房監(jiān)控分站的SRRC結(jié)構(gòu)示例圖。在此系統(tǒng)中選用了三個RTU，分別監(jiān)控請水池、送水泵、送水管線、反沖洗水泵、反沖洗水池等區(qū)域。

4．供水管網(wǎng)壓力監(jiān)控站

    此分站結(jié)構(gòu)較為簡單，主要以管線壓力檢測為主。檢測RTU可留有備分檢測接口，用于流量、余氯和濁度三個信息的采集。站點結(jié)構(gòu)圖見圖15。

5．供水管網(wǎng)中途加壓監(jiān)控分站

    供水管網(wǎng)中途加壓監(jiān)控分站結(jié)構(gòu)與水廠送水泵房監(jiān)控分站結(jié)構(gòu)類似。

6．水源井監(jiān)控分站

    水源井監(jiān)控分站包括采集和控制兩部分內(nèi)容。RTU通過變送器采集信號，通過啟動箱控制潛水泵的啟停，通過三通閥控制水流流向。其結(jié)構(gòu)如圖16所示。

五． 系統(tǒng)檢測及控制功能

1．取水泵房

主要檢測參數(shù)

    源水pH、流量、溫度、濁度、前加氯余氯；源水進水閥開度、源水進水閥超限位報警、源水進水閥限位開關(guān)、源水進水閥故障報警。

主要控制功能

    根據(jù)源水流量控制源水閥開度，流量可調(diào)，可畫面設(shè)置。

2．加藥間

主要檢測參數(shù)

    溶解池、溶液池液位連續(xù)檢測、高低位、超高位報警；計量泵開停、計量泵手/自動、計量泵故障、計量泵沖程檢測、計量泵變頻裝置頻率檢測、計量泵變頻裝置故障檢測、計量泵變頻裝置手/自動；攪拌器開停、故障；稀釋水閥開關(guān)狀態(tài)；進/出液閥開關(guān)狀態(tài)；攪拌程序控制。

主要控制功能

    根據(jù)SCD，后濁度和流量補償控制計量泵沖程及設(shè)置變頻裝置頻率；當(dāng)溶液池發(fā)出“空池”信號時，打開需沖溶的溶液池進液閥；當(dāng)液位達到?jīng)_溶液位后，關(guān)閉進液閥門，同時打開稀釋水閥和攪拌機進行攪拌；當(dāng)液位至上限后，關(guān)閉稀釋水閥，并延時關(guān)閉攪拌機；在該池得到加藥指令后，打開該池出液閥；在液位降到下限時，發(fā)出“空池”信號。累積加藥量。

3．加氯現(xiàn)場

主要檢測參數(shù)

    氯瓶稱重、氯氣投加量、漏氯報警、加氯機開/停狀態(tài)；加氯機手/自動、加氯機故障、氯路切換及電動球閥工作狀態(tài)；空瓶信號檢測；蒸發(fā)器開停狀態(tài)、蒸發(fā)器故障狀態(tài)；儲氣罐壓力。

主要控制功能

    前加氯根據(jù)流量比例投加。后加氯根據(jù)流量比例檢測、余氯復(fù)合控制。當(dāng)接到“空瓶”信號后，自動進行氣路切換提示換瓶。當(dāng)氯氣泄漏時，打開排氣扇及啟動氯氣吸收裝置。加氯機備用切換。根據(jù)生產(chǎn)需要遠方/就地啟停蒸發(fā)器。

4．加氨現(xiàn)場

主要檢測參數(shù)

    氨瓶稱重、投氨量、泄漏報警、加氨機開/停狀態(tài)、加氨；加氨機手動/自動、加氨機故障、蒸發(fā)器開/停狀態(tài)、蒸發(fā)器故障；氣路切換和電動球閥工作狀態(tài)，空瓶信號檢測；儲氣罐壓力。

主要控制功能

    由清水出水濁度、pH值控制加氨（流量配比比例控制）?！翱掌俊眻缶饴非袚Q。泄漏排氣啟動吸收裝置。加氨機備用切換。根據(jù)生產(chǎn)需要遠方/就地啟停蒸發(fā)器。

5．反應(yīng)沉淀池

主要檢測參數(shù)

   沉淀池水位、SCD、沉淀后濁度、沉淀池污泥濃度開關(guān)（前、中、尾部）、沉淀池分管進水閥開關(guān)位置限位、沉淀池分管進水閥開關(guān)狀態(tài)、沉淀池分管進水閥手/自動狀態(tài)、沉淀池分管進水閥故障狀態(tài)；排泥機運行/停止?fàn)顟B(tài)、排泥機前進/后退、排泥機手/自動、排泥機故障、排泥閥開關(guān)狀態(tài)、真空泵開/停、排泥機行程頭尾極限限位、排泥機行程分段限位。

主要控制功能

    根據(jù)生產(chǎn)需要啟用/停用沉淀池。根據(jù)污泥濃度開關(guān)或時間周期進行排泥控制。

6．濾池

主要檢測參數(shù)

    每個濾池的水位連續(xù)檢測及顯示、水頭損失檢測、渾水閥、清水閥、反沖洗閥、排污閥、反沖氣閥、排氣閥等設(shè)備工作狀態(tài)和故障狀態(tài)，手/自動狀態(tài)；清水閥閥門開度、開關(guān)限位、超開/超關(guān)狀態(tài)報警。

主要控制功能

    濾池的恒水位控制，濾池的反沖及運行。

① 濾池的恒水位過濾控制

RTU根據(jù)每個濾池的液位計（可設(shè)定高低限報警）給出的信號，控制濾池出水閥門的開度，以保證濾池的水位恒定。

② 濾池的反沖洗控制

RTU對每個濾池的反沖洗控制有3個條件。

    過濾周期：工作人員根據(jù)工藝上提出的要求，設(shè)定濾池的最大過濾時間。在濾池開始過濾時，濾池RTU開始計時，并與設(shè)定值比較。當(dāng)兩者相等時，濾池RTU發(fā)出反沖洗請求。

    壓差值：在濾池RTU上設(shè)定濾池的最大組塞壓差值。當(dāng)過濾時組塞壓差傳感器連續(xù)測定濾料的組塞壓差值，RTU將此值與設(shè)定值進行比較。當(dāng)兩者相等時，濾池RTU發(fā)出反沖洗請求。

    強制方式：由工作人員根據(jù)現(xiàn)場需要，在濾池控制器上進行功能操作，強制濾池RTU工作。

7．反沖洗現(xiàn)場

主要檢測參數(shù)

    反沖洗水泵開停、故障、手/自動；反沖洗水泵電流、有功功率；出口閥開關(guān)狀態(tài)、故障狀態(tài)、手/自動；反沖洗鼓風(fēng)機開停、故障、手/自動；出口閥開關(guān)、故障、手/自動；出口旁路閥開關(guān)、故障、手/自動；反沖洗水流量、壓力；反沖洗氣量、流量開關(guān)；儲氣罐壓力。

主要控制功能

    旁路閥控制，沖洗控制，保護設(shè)備停車控制，反沖洗水泵備用切換，鼓風(fēng)機備用切換。

① 鼓風(fēng)機開/停，相關(guān)閥開/關(guān)

    當(dāng)濾池RTU接到發(fā)出的反沖洗請求后，鼓風(fēng)機開始工作，相關(guān)的閥門打開。反沖洗完成后，鼓風(fēng)機停止工作，相關(guān)的閥門關(guān)閉。

② 水泵的開/停，相關(guān)閥的開/關(guān)

    當(dāng)濾池RTU接到發(fā)出的反沖洗請求后，水泵開始工作，相關(guān)的閥門打開。反沖洗完成后水泵停止工作，相關(guān)的閥門關(guān)閉。

8．送水泵房

主要檢測參數(shù)

    清水池pH、液位、濁度、余氯；出廠水閥開度、流量、超開/超關(guān)限位、報警、出廠水閥開關(guān)限位；水泵電機電壓、電流、溫度。

主要控制功能

    根據(jù)接觸池余氯值去控制后加氯機；出廠水流量控制出廠水閥門開度，流量可調(diào)，可畫面設(shè)置；pH值去控制加氨機。

9．水廠配電室

主要檢測參數(shù)

    變電所總電流、有功功率、電壓、總電路開關(guān)；分路電流、有功功率、分路開關(guān)運行狀態(tài)；時間記錄。

主要控制功能

    人工合閘或自動合閘/分閘。

10．供水管網(wǎng)測壓點

主要檢測參數(shù)

    壓力、濁度、余氯及壓力下限報警。

11．供水管網(wǎng)中途加壓站

可參照送水泵房。

12．水源井

主要檢測參數(shù)

    源水流量、壓力、源水液位、水泵故障報警、源水壓力高限、故障報警。

主要控制功能

    根據(jù)源水流量控制源水泵啟停，控制參數(shù)顯示、可畫面設(shè)置。

六． SCADA系統(tǒng)配置

根據(jù)用戶要求配置。

    水司控制中心和水廠分控中心一般需配置：IPC工業(yè)計算機、服務(wù)器、工作站、電臺、數(shù)傳Modem、電臺電源、打印機、天線、UPS、磁盤陣列、集線器等硬件設(shè)備。需配置：Windows 2000  SERVER、EWS、Espider等系統(tǒng)軟件。

    水廠監(jiān)控分站配置需根據(jù)監(jiān)控分站的劃分和采集點數(shù)確定，一般需包括具有專用內(nèi)置軟件的RTU若干。

    供水管網(wǎng)測壓站需配置壓力監(jiān)測器、電臺、電臺電源、天線、RTU保護箱等硬件設(shè)備。

    供水管網(wǎng)中途加壓站需配置加壓站控制器、電臺、電臺電源、天線、RTU保護箱等硬件設(shè)備。

    水源井監(jiān)控站主要需配置水源井控制器、電臺、電臺電源、天線、RTU保護箱等硬件設(shè)備。

以上配置說明僅是一個概要，詳細具體的配置需視實際情況和用戶要求而定。

    北京安控科技發(fā)展有限公司將不斷為用戶提供實際的系統(tǒng)應(yīng)用示例，以供用戶參考。

    我們將不斷地幫助用戶建立功能全面、性能可靠、操作簡單、價格低廉的SCADA系統(tǒng)，提高企業(yè)的生產(chǎn)自動化水平。

    我們將會提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

附錄 I   SuperE RTU介紹

    SuperE 是一種面向小型數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的遠程測控終端（RTU）。它是在吸收國內(nèi)外先進經(jīng)驗，征求諸多專家意見，總結(jié)多年實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上開發(fā)而成的。它具有功能全面、性能可靠，性價便宜等優(yōu)點。

特點
?一體化設(shè)計，結(jié)構(gòu)合理，可直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。自帶電源，可直接用220VAC供電，也可使用24VDC供電。具有省電模式，可用太陽能電池供電，并具備電池充電和后備功能。提供隔離的24V電源輸出，可用于現(xiàn)場儀表供電。自帶顯示和按鍵，用于現(xiàn)場操作?？芍苯颖趻焓桨惭b，并采用多層接線端子，現(xiàn)場安裝和接線非常
方便。

?配置合理，具有很強的現(xiàn)場適應(yīng)能力。

具有AI、DI、AO、DO、PI等多種類型的輸入、輸出信號。可檢測液位、壓力、流量、啟停狀態(tài)等不同類型的信號。可滿足開關(guān)、報警、連續(xù)調(diào)節(jié)等不同類型的控制要求。

?強大的軟件功能，可以滿足各種靈活控制、復(fù)雜運算的要求。支持邏輯梯形圖語言、C語言編程及屏幕組態(tài)功能。支持實時多任務(wù)、PID算法和各種氣體流量算法。提供多種專用的檢測、控制軟件包。

?具有RTU和PLC的雙重優(yōu)勢，應(yīng)用靈活。無須編程，通過簡單的屏幕組態(tài)和參數(shù)組態(tài)就可實現(xiàn)一般的檢測及控制。使用梯形圖語言、C語言和屏幕組態(tài)可進行二次開發(fā)?？擅撾x系統(tǒng)獨立工作，也可聯(lián)網(wǎng)工作。

?靈活的通訊方式，標(biāo)準的通訊協(xié)議，可方便地組成SCADA系統(tǒng)。提供兩路對外串行接口。可配接多種通訊設(shè)備，實現(xiàn)有線、無線通訊。支持標(biāo)準的MODBUS RTU/ASCII通訊協(xié)議，也可自定義通訊協(xié)議。

?現(xiàn)場監(jiān)控和遠程監(jiān)控兼?zhèn)?，為系統(tǒng)操作、診斷、維護和升級提供了方便。通過現(xiàn)場顯示、按鍵或遠程計算機可對現(xiàn)場設(shè)備進行監(jiān)控。程序可現(xiàn)場下載或遠程下載。可實現(xiàn)現(xiàn)場或遠程診斷、維護、升級。

?工業(yè)標(biāo)準設(shè)計，能夠工作于各種惡劣環(huán)境。內(nèi)部器件均選用優(yōu)秀的工業(yè)級產(chǎn)品。使用溫度可達-40℃~70℃，存儲溫度達-50℃~80℃。不需要特殊的加熱器或冷卻裝置。

?充分的可靠性設(shè)計，嚴格的質(zhì)量檢驗，為用戶提供了可靠的保證。電源、信號入出口均有保護措施，并與主控電路隔離。具有看門狗及數(shù)據(jù)掉電保護功能。產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、檢驗嚴格按照ISO9001質(zhì)量體系標(biāo)準進行。

附錄 II  ESpider組態(tài)軟件介紹

ESpider組態(tài)軟件是一個針對水行業(yè)SCADA系統(tǒng)而研制的組態(tài)軟件，該軟件功能豐富，性能優(yōu)良，穩(wěn)定可靠。ESpider組態(tài)軟件具有如下特點：

工程管理

    對于系統(tǒng)集成商和用戶來說，一個系統(tǒng)開發(fā)人員可能保存有很多個工程，對于這些工程的集中管理以及新開發(fā)工程中的工程備份等都是比較煩瑣的事情。ESpider工程管理器的主要作用就是為用戶集中管理本機上的所有ESpider工程。工程管理器的主要功能包括：新建、刪除工程，對工程重命名，搜索指定路徑下的所有ESpider工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到ESpider開發(fā)或運行 環(huán)境等。另外，ESpider開發(fā)系統(tǒng)提供工程加密，畫面和命令語言導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。

畫面制作系統(tǒng)

    支持無限色和二十四種過渡色效果。它的任一種繪圖工具都可以使用無限色，大部分圖形都支持過渡色效果。巧妙地利用無限色和過渡色效果，可以使您輕松構(gòu)造出逼真、美觀的畫面。

    具有開發(fā)圖庫。使用圖庫功能可降低工程人員設(shè)計界面的難度，縮短開發(fā)周 期。用圖庫開發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握。利用圖庫的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫元素，“一次構(gòu)造，隨處使用”，節(jié)省了工程人員投資。圖庫提供具有屬性定義向?qū)У膱D庫精靈，用戶只需稍做調(diào)整即能制作具有個性化的圖形。支持多種圖形格式，如Gif 、Jpg、 Bmp等，用戶可以充分利用已有的資源，輕松構(gòu)造自己功能強大且美觀的應(yīng)用系統(tǒng)。支持按鈕的多種形狀和多種效果，并且支持位圖按鈕，由此用戶可以構(gòu)造出無限漂亮的按鈕。具有可視化動畫連接向?qū)?，通過可視化圖形操作，直接完成移動、旋轉(zhuǎn)的動畫連接定義。

報警和事件系統(tǒng)

    ESpider報警系統(tǒng)，具有方便、靈活、可靠、易于擴展的特點。它的分布式報警管理提供多種報警管理功能，包括：基于事件的報警、報警分組管理、報警 優(yōu)先級、報警過濾、新增死區(qū)和延時概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的遠程報警管理。ESpride還可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員操作信息。報警和事件具有多種輸出方式：文 件、數(shù)據(jù)庫、打印機和報警窗。

報表系統(tǒng)

    ESpider提供一套全新的、集成的內(nèi)嵌式報表系統(tǒng)，內(nèi)部提供豐富的報表函數(shù)，用戶可創(chuàng)建多樣的報表。提供報表工具條，操作簡單明了。比如：日報表的組態(tài)只需用戶選擇需要的變量和每個變量的收集間隔時間。提供報表模板，方便用戶調(diào)入其它的表 格。報表能夠進行組態(tài)，例如有日報表、月報表、年報表、實時報表的組態(tài)。

控件

    ESpider支持Windows標(biāo)準的Active X控件（主要為可視控件），包括Microsoft提 供的標(biāo)準Active X控件和用戶自制的Active X控件。Active X控件的引入在很大程度上方便了用戶，用戶可以靈活地編制一個符合自身需要的控件，或調(diào)用一個已有的標(biāo) 準控件，來完成一項復(fù)雜的任務(wù)，而無須在ESpider中做大量的復(fù)雜的工作。一般的 Active X控件都具有屬性、方法、事件，用戶通過它們來 完成工作。

OPC

    全面支持OPC標(biāo)準（ESpider既可以作為OPC服務(wù)器，也可以作為OPC客戶端）。開發(fā)人員可以從任何一個OPC服務(wù)器直接獲取動態(tài)數(shù)據(jù)，并集成到ESpider中，同時作為OPC服務(wù)器，可向其他符合OPC規(guī)范的廠商的控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。OPC節(jié) 省了不同廠商的控制系統(tǒng)相連的工作量和費用。

通訊系統(tǒng)

    ESpider支持與遠程設(shè)備間的撥號通信。它的遠程撥號與原有的驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)無縫連接，硬件設(shè)備端無需更改程序。利用遠程撥號通信能實時顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，隨時打印。支持報警和歷史數(shù)據(jù)自動上傳等功能。
開發(fā)系統(tǒng)中有硬件測試界面。在不啟動運行系統(tǒng)的情況 下，能測試對硬件設(shè)備的讀寫操作，并且I/O變量支持時間戳和質(zhì)量戳。能隨時判斷數(shù) 據(jù)采集的時間和檢查通訊質(zhì)量的好壞。

安全系統(tǒng)

    ESpider采用分級和分區(qū)保護的雙重保護策略。新增用戶組和安全區(qū)管理，999個不 同級別的權(quán)限和64個安全區(qū)，形成了系統(tǒng)的雙重保護。另外Espider還能記錄程序運行中操作員的所有操作。

網(wǎng)絡(luò)功能

    ESpider完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，是一種真正的客戶--服務(wù)器模式。它支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報警系統(tǒng)。ESpider的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu)，可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器，如指定報警服務(wù)器和歷史數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器。這樣可以提高項目的整體容量結(jié)構(gòu)，并改善系統(tǒng)的性能。

系統(tǒng)冗余

    ESpider提供全面的冗余功能，能夠有效地減少數(shù)據(jù)丟失的可能性，增加了系統(tǒng)的可靠性，方便了系統(tǒng)維護。ESpider提供三重意義上的冗余功能，即雙設(shè)備冗余、雙機冗余和雙網(wǎng)絡(luò)冗余。對于這三種冗余方式，設(shè)計者可綜合運用，可以同時采取或采取其中的任意一種或兩種方式。采用冗余后，系統(tǒng)運行將更加穩(wěn)定、可靠，對各種情況都能應(yīng)付自如。