背景

    广西桂林市东江水厂自动化改造工程是桂林市自来水公司对其旗下已运行多年的水厂首次进行自动化改造的项目，该水厂位于市区，原设计规模为日处理10万立方米/日的供水能力，由于厂内设备老化陈旧，控制手法落后，造成生产能力下降，出厂水质偏低等问题，不能满足桂林市日益增加的供水要求。因而自来水公司对该厂进行自动化改造。

    挑战

    ◇ 确保系统安全运行

    系统中有两个主控机，承担着数据采集、界面展示、历史记录、报警判断等重要作用，对整个系统来说至关重要，一旦出现故障，如死机，将导致系统瘫痪，其上层的所有监控端都将失效。采用安全保障措施是确保系统安全稳定运行的必要手段。

    ◇ 分布式的系统结构

    由于水厂“分散控制”的特点，不同工艺环节相对较为分散，其操作人员过去需要频繁的观察实际工艺情况，随着自动化技术的发展，操作人员只需要通过监控系统来观察本环节的工作状态，因此系统需采用分布式的结构，实现系统功能的部署，即监视到实时信息，又互不影响。

    ◇ 与自来水公司的交互
 
    东江自来水厂在完成日常的制水、配水工作之外，还负责向自来水公司提供数据。自来水公司汇总所有的数据目的是进行统一的协调和管理。统一调度是将来城市自来水供应的趋势，因此数据交互是否顺畅稳定，决定着自来水公司调度的准确性。

    项目方案

    ◇ 系统配置

    系统配置图，如图1所示。

 

   

    ◇ 应用软件部署

    现场控制及本地自动化层采用西门子300系列PLC控制器，结合触摸屏、数据采集模块、工业光电交换机等自动化设备，集中采集数据并对设备能进行独立控制。

    远程集控及自动化层则采用目前国内一流组态软件组态王，由水厂控制中心来监视设备的运行状态、采集现场数据、历史数据展示分析、下达控制指令并可切换设备自动运行。

    网络系统设计：水厂网络一般采用环形网络设计。每个主站作为一个网络节点。这个网络最好采用以太网或者工业以太网。

    该水厂控制系统共分成5个PLC子站：取水泵站、加氯加药间、一期滤池子站、二期滤池子站、送水泵站，采用单模光纤，利用先进的X-Ring环技术构成切换速度少于0.01ms的工业以太环网结构，保证了系统可靠性、兼容性、先进性。
 

   

    在软件部署时采用分层方式，底层的PLC及硬件设备，位于数据源层，作为整个系统的数据基础；组态王软件位于应用支撑层，处理与通讯有关的相关事务，同时进行界面现实、报警判断、事件记录等工作，是对整个系统应用的支撑，在本项目中主要部署的是SCADA的客户端产品。

    SCADA软件（Kingview 6.53）：快速采集现场设备的实时数据，以图形、动画、报表、趋势等手段展现泵站的工艺流程、设备的运行状态。

    客户端软件（Ki n g v i ew Cl i e n t ） ： 基于C/S架构， 是Kingview6.53的客户端软件。为操作员提供日常操作所需的操作平台，也可满足分布式的要求。

    ◇ 项目的功能特点

    （1）双机冗余设置

    系统中两个主控机采用双机冗余方式，主机和从机通过TCP/IP网络连接，正常情况下主机实时与设备通讯完成实时监控；主从机间进行心跳检测，一旦从机发现主机异常，将立即切换取代主机实现主机的功能。系统除对实时数据冗余外，还对历史数据、报警数据冗余，当故障服务器恢复正常，可自动将故障期间的历史、报警数据同步，从而保证主从机的数据一致，也是对数据完整性的可靠保障。

    （2）基于C/S架构的功能部署

    本系统的各工艺环节，如取水环节、加药制备环节、过滤环节，配备的工作人员较少，但是仍然需要第一时间了解生产的情况，因此采用C/S架构，在各环节的部署主控置机的客户端，可以保证数据的实时刷新，为了确保安全，此处只能监视，不能控制。

    （3）向自来水厂传输数据

    为了使市自来水公司能够获得东江水厂的数据，系统中主控机上的软件作为OPC Server，自来水公司的软件作为OPC Client，两者通过OPC方式进行数据传输。使自来水公司能发挥全市水网调度中心的调度分配、水网平衡的作用。

    运行效果

    整个水厂自动化改造已经投运，系统从2008年底至今已稳定、安全运行了18月。在减轻水厂劳动强度、降低生产成本、改善供水水质方面有了质的提高，自动化水平达到国内一流水平。

    摘自《自动化博览》2011年第一期