■飲用水及污水管理系統(tǒng)必須時刻確保凈水供應(yīng)和污水處理的安全性。要做到這一點，就需要具備可靠靈活的遠動控制解決方案。在與漢堡水務(wù)局(HAMBURG Water Authority)聯(lián)合試點項目的框架下，WAGO開發(fā)出一種新型遠動控制網(wǎng)關(guān)(WTG),以作為現(xiàn)場層與控制層之間的開放接口。測試成功后，漢堡水務(wù)局如今在漢堡市區(qū)應(yīng)用了兩個這樣的網(wǎng)關(guān)以及19個WAGO遠動子站，且這種應(yīng)用還將更加普及。
作為協(xié)調(diào)性機構(gòu)，漢堡水務(wù)局聯(lián)合漢堡自來水公司(Hamburg Waterworks)和漢堡城市污水公共工程部(HamburgCity Sewage Public Works),成為了德國最大的市屬供水及污水處理部門。其主要任務(wù)是負責漢堡及其周邊地區(qū)的飲用水供應(yīng)及污水處理。廢水從住宅區(qū)管道流入一系列地下水道,這就形成了城市的下水道網(wǎng)絡(luò)。下水管道占地面積達300 km2,總長度超過5800 km，收集來自大約兩百萬個家庭、企業(yè)、工廠及28個周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水。這就需要所有技術(shù)系統(tǒng)能夠持續(xù)運行，從而給遠動控制技術(shù)的安全性和可靠性帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
■試點項目的誕生
該試點項目的誕生，源于漢堡水務(wù)局計劃改造一部分控制下水道網(wǎng)絡(luò)的遠動子站。于是，漢堡水務(wù)局開始尋找恰好能夠通過撥號連接將子站連接到控制系統(tǒng)的解決方案，在這個過程中，水務(wù)局負責電力測量控制系統(tǒng)技術(shù)的項目經(jīng)理Claus-Ulrich Axt與WAGO取得了聯(lián)系，從而開始了這一試點項目。
“我的目的是，找到一個能夠使我們通過標準遠動協(xié)議進行通信的解決方案。最終目標是使?jié)h堡水務(wù)局擺脫對單一制造商技術(shù)的依賴。WAGO接受了這一挑戰(zhàn)，并樂于同我們合作，”Axt解釋道。
起初的情況是：漢堡水務(wù)局采用一個控制系統(tǒng)對下水道設(shè)備進行監(jiān)控。該系統(tǒng)主要控制泵站和支持遠動控制的閘門，其中閘門用來調(diào)節(jié)上游下水道與地下20米左右深的廢水收集網(wǎng)絡(luò)之間的流量。部分與遠動子站的連接是使用撥號連接通過專有的遠動協(xié)議來實現(xiàn)的，而使用這種接口則無法再加入控制技術(shù)領(lǐng)域其它企業(yè)的遠動控制組件。
■從理論到實踐
首先，漢堡水務(wù)局與WAGO一起為WAGO遠動控制網(wǎng)關(guān)制定了必要的規(guī)范，就必要的、可選的及未來可實現(xiàn)的功能進行劃分。之后，漢堡水務(wù)局將第一個WTG應(yīng)用到漢堡的兩個服務(wù)站點之一。在接下來的數(shù)周，工程師們對這個網(wǎng)關(guān)進行了大量測試，包括Wireshark電報記錄和分析、時間同步和時間戳、使用IEC測試工具如WinPP等。此外，還針對控制系統(tǒng)對接口進行了調(diào)整。
在完成運營準備后，這種新技術(shù)便參與了當時漢堡市鎮(zhèn)Neu Wulmstorf改造泵站內(nèi)遠動控制技術(shù)的競標。自2008年以來，漢堡水務(wù)局一直負責著Neu Wulmstorf的污水集中處理工作。同時，在該項目中，兩個WTG以冗余模式運行。這種冗余設(shè)計可以確保更高的可靠性，因為漢堡水務(wù)局希望在廢水處理的過程中避免環(huán)境污染，而這就要求系統(tǒng)能夠持續(xù)運行。
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通過TCP/IP連接可以將網(wǎng)關(guān)連接到控制系統(tǒng)。此外，漢堡水務(wù)局還依據(jù)IEC60870-5-101標準將19個WAGO遠動控制器(750-880/025-001)作為子站連接至控制系統(tǒng):其中14個通過模擬量撥號連接,4個通過GSM,另外一個則是基于ADSL(現(xiàn)有控制技術(shù)擁有一個冗余的前端計算機系統(tǒng),可直接使用IEC-104協(xié)議)。
“在項目進行的過程中，存在一些必須克服的技術(shù)難題，包括IEC所要求的互操作性、與控制技術(shù)制造商相協(xié)調(diào)的冗余狀態(tài)、時間同步、控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的正確存檔以及無故障的系統(tǒng)配置。如今，WTG滿足了我們在項目之初提出的所有要求，并在下水道網(wǎng)絡(luò)實際運行過程中得到了檢驗，”Axt強調(diào)道。
在項目實施過程中，漢堡水務(wù)局得到了ME-Automation projects公司的協(xié)助，該公司位于德國Fuldabrück，負責WTG、遠動控制器以及相關(guān)通信技術(shù)的供貨、安裝、參數(shù)設(shè)置、編程和調(diào)試。
通過基于Web的管理(WBM)，用戶能夠添加組件并進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
■創(chuàng)新的綜合性解決方案
WTG是高度模塊化且獨立于現(xiàn)場總線的WAGO-I/OSYSTEM的一部分，包含一個帶有WAGO遠動控制軟件的I/OIPC-C10，可將最多64個遠動子站連接至控制層。該解決方案的獨特之處在于，WTG將傳統(tǒng)的可編程控制器與標準的遠動協(xié)議及自身的配置工具相結(jié)合，無需費力編程即可生成IEC信息。因此，用戶能夠建立與控制系統(tǒng)的標準化連接，無需特殊軟件就能獨立地進行參數(shù)設(shè)置?；赪eb的管理(WBM)使用戶能在許可協(xié)議范圍內(nèi)自主添加組件并進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)。這就簡化了子站的集成工作，并節(jié)省了需向外部服務(wù)商支付的不必要的維護費用。
網(wǎng)關(guān)內(nèi)最多可有12個RS-232 I/O模塊串聯(lián)至現(xiàn)場層。通過標準布線、撥號連接或透明的TCP/IP連接(DSL、GPRS路由器或TETRA無線調(diào)制解調(diào)器)可以實現(xiàn)與現(xiàn)場層的連接，而通過ETHERNET或GPRS可以實現(xiàn)與控制層的連接。使用撥號連接將子站連接到網(wǎng)關(guān)能夠確保高度可靠的數(shù)據(jù)傳輸。因為它比無線傳輸具有更高的連接安全性，這在廢水處理等關(guān)鍵應(yīng)用中是一個重要的考量因素。
■高瞻遠矚的遠動控制解決方案
試點項目取得成功后，漢堡水務(wù)局計劃采用基于WAGO遠動控制器和遠動控制網(wǎng)關(guān)的解決方案來改造許多使用撥號連接的子站。事實上，該水務(wù)局近期已另外安裝了兩個WTG,并訂購了大約60個控制器?？刂破鲗⑼ㄟ^IEC 60870-5-104協(xié)議與WTG連接。
“這證明了WTG的另一大優(yōu)勢：其設(shè)計初衷是為了支持撥號連接的子站和IEC 60870-5-101協(xié)議，然而它在現(xiàn)場層還可以支持IEC 60870-5-104協(xié)議。這給我們帶來了更大的靈活性?？傮w看來，我們正在減輕對單一制造商控制技術(shù)的依賴，為以后的磋商留有回旋余地。我也同樣實現(xiàn)了自己的主要目標：以經(jīng)濟有效的方式將漢堡水務(wù)局的控制和遠動控制技術(shù)改造得更加靈活化、更加適于可持續(xù)發(fā)展，”Axt高興地說道。
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