廣東省恩平市水處理廠是廣東省恩平重點工程項目，它竣工通水使恩平市人民喝上了放心優(yōu)質自來水，出廠水達到了歐共體標準。建立一套完整SCADA系統(tǒng)，整個水處理廠自動控制系統(tǒng),并綜合考慮與無線電調度系統(tǒng)、公司企業(yè)內部網(wǎng)絡銜接，建立自控系統(tǒng)、調度系統(tǒng)、企業(yè)內部網(wǎng)(Intranet)系統(tǒng)三位一體綜合管理與控制系統(tǒng)。
1 SCADA系統(tǒng)構成
1.1 總體結構
如圖1所示，恩平水處理廠SCADA系統(tǒng)由水處理廠自動控制系統(tǒng)、城市管網(wǎng)測壓點、供水集團公司辦公大樓內部網(wǎng)構成。以太網(wǎng)用于系統(tǒng)管理層，ControlNet網(wǎng)和無線通訊用于各PLC及計算機操作站之間控制層通訊。管理層與控制層基于客戶/服務器HMI組態(tài)軟件RSView32活動顯示系統(tǒng)(Active Display System, ADS)服務器實現(xiàn)信息交互。ControlNet網(wǎng)采用屏蔽同軸電纜進行通訊,具有連接方便、通訊距離遠特點，是PLC通訊廣泛應用穩(wěn)定工業(yè)網(wǎng)絡。無線通訊采用具有SCADA功能DF1主從通訊協(xié)議，PLC其標準RS232與數(shù)傳電臺實現(xiàn)無線通訊，通訊速率可達9600bps。
1.2 水處理廠自控系統(tǒng)組成
水處理廠設備分類和控制要求，水處理廠自控系統(tǒng)包括：取水泵站PLC1、加藥站PLC2、濾池站PLC3（包括公共反沖洗）、送水泵站PLC4和中心控制室組成。系統(tǒng)由管理層、控制管理層、現(xiàn)場控制層三層組成,控制系統(tǒng)結構采用集散型控制系統(tǒng)。PLC1用于監(jiān)控取水泵房取水泵運行和操作，包括檢測泵運行溫度、電量參數(shù)，以及原水pH、濁度、溫度等水質參數(shù)。PLC2加藥站用于監(jiān)控加礬計量泵、石灰泵以及加氯機運行和操作，包括檢測加藥混合后水質SCD、pH、余氯，反饋，PLC PID調節(jié)設備加藥量實現(xiàn)自動控制。這樣使水能達到更好沉淀和殺毒消菌效果，保證水pH。這是制水廠最關鍵控制環(huán)節(jié)。PLC3是控制濾池自動恒水位過濾、自動公共反沖洗。PLC4是監(jiān)控送水泵房送水泵運行和操作。包括檢測泵運行溫度、電量參數(shù)，以及出廠水pH、濁度、余氯、壓力、流量等參數(shù)。保證城市供水量和水質。水處理廠PLC屏蔽同軸電纜全廠組成一個ControlNet網(wǎng)。
水處理廠中心控制室配置兩臺HMI操作站，互為熱備，是由兩臺各裝有一塊1784KTCX15卡電腦運行RSView32系統(tǒng)做成了人機界面，監(jiān)測和控制整個制水廠生產(chǎn)和運行情況以及監(jiān)測城市管網(wǎng)壓力情況。
1.3 城市管網(wǎng)測壓點組成
SCADA系統(tǒng)中，用于城市管網(wǎng)壓力監(jiān)測PLC5~PLC12采用微型可編程控制器MicroLogix 1000采集監(jiān)測點參數(shù)數(shù)據(jù)，并作為SCADA系統(tǒng)DF1從站。
1.4 公司監(jiān)視站組成
公司監(jiān)視站包括供水集團公司大樓內部網(wǎng)絡和裝有1784PCIC卡SCADA系統(tǒng)服務器電腦。制水中心控制室和供水集團公司大樓相距較遠，采用了同軸電纜組成ControlNet網(wǎng)相連，裝有1784PCIC卡服務器電腦安裝了RSView32及RSView32 ADS為監(jiān)控組態(tài)軟件，用于監(jiān)視制水廠和城市管網(wǎng)壓力實時數(shù)據(jù)，也實現(xiàn)了公司內部網(wǎng)絡與控制網(wǎng)絡通訊。，ControlNet網(wǎng)，無線電調度系統(tǒng)、公司內部網(wǎng)絡將水處理自控系統(tǒng)、城市管網(wǎng)調度系統(tǒng)和公司內部網(wǎng)絡聯(lián)成了一體化網(wǎng)絡。經(jīng)理室和有關職能部門配置監(jiān)視終端，作為系統(tǒng)客戶機和公司網(wǎng)絡上其他任何終端一樣只需安裝ADS工作站W(wǎng)eb Browser，授權情況下均可以監(jiān)視制水廠和城市管網(wǎng)壓力運行情況。系統(tǒng)具有Internet/Intranet接口，可方便實現(xiàn)任何點、任何時候撥號上網(wǎng)方式監(jiān)視生產(chǎn)運行情況，即遠程監(jiān)視。
1.5 系統(tǒng)軟件組成
制水廠中控室操作站采用Windows NT操作系統(tǒng)和RSView32人機監(jiān)控組態(tài)軟件。供水集團公司大樓ADS服務器電腦安裝Windows 2000 Server作為內部網(wǎng)上獨立服務器，運行RSView32人機監(jiān)控組態(tài)軟件和RSView32 ADS Server。RSView32是羅克韋爾自動化軟件公司采用開放技術，以MFC（微軟基礎級）、DCOM（分布元件對象）組件技術為基礎人機監(jiān)控軟件，是第一個圖形顯示中利用ActiveX、VBA、OPCHMI產(chǎn)品，提供了監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)采集等全部功能，是一個使用方便、可擴展性強、監(jiān)控性能高監(jiān)控組態(tài)軟件。RSView32 ADS將RSView32 HMI軟件擴展為客戶/服務器結構。ADS服務器可以現(xiàn)場，可以國際互聯(lián)網(wǎng)世界任何方接入?？蛻舳丝梢圆捎肁DS Station軟件或Internet Explorer作為監(jiān)控軟件平臺。系統(tǒng)安全策略利用Windows 2000和RSView32提供雙重安全功能，Windows 2000內部網(wǎng)絡系統(tǒng)層負責管理操作人員或系統(tǒng)管理員登錄，而RSView32設置不同安全級別應用層對各用戶操作權限進行控制，保證系統(tǒng)正常操作，防止越權操作。
2 SCADA系統(tǒng)協(xié)議
ControlNet網(wǎng)是一個開放高速確定性網(wǎng)絡，它可用于傳輸對時間有苛刻要求信息，通信速率可達到5Mbps。提供實時控制和對等通信服務。采用生產(chǎn)者/客戶方式，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡針對不同站點需多次發(fā)送改為一次發(fā)送多點共享，減少了網(wǎng)絡發(fā)送次數(shù)，使網(wǎng)絡實時、有效。用RSNETworx軟件完成ControlNet網(wǎng)絡組態(tài)。歷史原因該廠采用是SLC5/03 PLC，要上ControlNet網(wǎng)每個PLC機架上加了1747-SCNR通信模塊，送水泵站PLC4上另外還加了塊1747-KFC15通信模塊，以滿足1784KTCX15和1784PCIC卡與PLC CPU通信，詳細配置這里不再贅述。
A-B公司SLC5/03、SLC5/04和MicroLogix 1000 PLC具有內置多功能標準RS232接口通道0，該接口系統(tǒng)方式支持DFl通訊協(xié)議。DF1協(xié)議是A-B公司PLC廣泛支持通訊，包括各系列PLC及裝有RSLinx通訊軟件計算機均支持DF1協(xié)議,該協(xié)議可以構成基于PLC調度系統(tǒng)。恩平城市管網(wǎng)調度系統(tǒng)采用點對多點半雙工通訊模式，PLC4作為主站采用DFl半雙工主通訊方式，其他PLC5~PLC12控制器作為從站采用DFl半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各站輪詢方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
3 SCADA系統(tǒng)功能與特點
(1) 集中管理、分散控制
如圖2所示，制水廠中心控制室能集中對全系統(tǒng)各種設備和生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)視和控制。能實現(xiàn)三級控制。即：就手動控制，分站PLC控制，中控室集中控制?？刂剖揖哂凶詣涌刂坪瓦h程手動控制（遙控）兩種方式。
① 就手動控制 就控制箱或柜上按鈕或控制器對設備進行手動控制。
② 分站PLC控制 各分站PLC執(zhí)行自己控制程序，處理該站現(xiàn)場I/O信號。與中心控制室脫機或通訊出現(xiàn)故障時各分站能獨立利用自己PLC進行控制及PLC之間通訊。
③ 中控室集中控制 中心控制室能對全廠生產(chǎn)過程和城市管網(wǎng)壓力進行監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)處理，對所控設備進行自動或遙控控制。自動控制方式下能對制水廠相關設備進行聯(lián)動控制，如開泵過程為先開泵后開閥，停泵過程為先關閥后停泵。遙控方式下能對各控制設備進行獨立控制。
(2) 通訊能力強
水處理整個PLC組成一個ControlNet網(wǎng)絡。無線電通訊速率可達9600bps。DF1輪詢時間可以實際需要監(jiān)控畫面上設定，以達到數(shù)據(jù)實時有效。公司采用100M以太網(wǎng)，保證了整個系統(tǒng)可以快速穩(wěn)定和可靠運行。
(3) 系統(tǒng)可擴展性和開放性強
該系統(tǒng)采用硬件和軟件符合國際標準，如監(jiān)控系統(tǒng)是基于微軟公司W(wǎng)indowsNT、2000或9X平臺，支持各種規(guī)范協(xié)議如OPC、ODBC、ActiveX、DDE等，為過程控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)交互信息，實現(xiàn)管理控制一體化提供了接口基礎。
4 綜合使用效果與實際存問題
恩平水處理廠自2001年11月調試完畢，正式投入使來，系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定，自動化控制效果良好。
特定原因采用是SLC5/03 PLC，而沒有選用A-BControlLogix5000系列PLC，每個機架上加了1747-SCNR通信模塊組成了一個ControlNet網(wǎng)，電腦上1784KTCX15和1784PCIC卡是沒有辦法直接和SLC5/03 PLC CPU通信。解決這個問題筆者送水泵站PLC4上另外還加了塊1747-KFC15通信模塊，這樣送水泵站SLC5/03 PLC CPURS232串口可以先和1747-KFC15通信，電腦上1784KTCX15和1784PCIC卡ControlNet網(wǎng)和1747-KFC15進行通信，解決了1784KTCX15和1784PCIC卡與SLC5/03 PLC CPU通信問題。一塊1747-KFC15通信模塊，其他取水、加藥和濾池站SLC5/03 PLC，ControlNet網(wǎng)，先把要處理PLC址傳送到各自1747-SCNR通信模塊M址中，然后把取水、加藥和濾池站1747-SCNRM數(shù)據(jù)傳到送水泵站1747-SCNR上，這樣再把所有送水泵站1747-SCNR傳送來M址送到送水泵站SLC5/03 PLC CPU上，實現(xiàn)了對整個水處理廠各個分站監(jiān)控。問題是解決了，也存不足之處，SLC5/03 PLC CPURS232串口和1747-KFC15通信速率最大只能設到19200bps，這樣電腦上1784KTCX15和1784PCIC卡與SLC5/03 PLC CPU最多也只能是19200bps，而ControlNet網(wǎng)是一個開放高速確定性網(wǎng)絡，通信速率可達到5Mbps。這樣，ControlNet網(wǎng)高速、實時、有效難以體現(xiàn)出來了。
（轉載）
