摘 要：介紹了廣東省臺山市自來水有限公司供水調度系統使用的SCADA系統。系統以A-B公司的SLC504及MicroLogix1000、MicroLogix1500為可編程控制器，以DH+網、DF1無線電通訊方式和以態網為通訊網絡，以MACAM2000為監控組態軟件，實現取水泵站、供水廠、和輸水管網的自動控制、遠程監控和管理。 關鍵字：SCADA；可編程控制器；通訊網絡；MACAM2000 Application of SCADA System in Supply water to manage project Abstract: Have introduced the Guangdong province Taishan city water supply of running water of limited company to manage the SCADA system that system uses. System with MicroLogix1500 and MicroLogix1000 and SLC504 of A-B company is but programming controler, so as DH + net and DF1 radio communication way and is taking form net as communication network, with MACAM2000 as monitoring group form software, realize to take pump station, the factory of water supply, the automatic control of and water-supply-pipe net, long-range monitoring and management. Keyword: SCADA; programming controler; Communication network; MACAM2000 1引言 臺山市自來水有限公司原供水調度系統是由芬蘭AQUA公司于94年建成使用，該系統投入運行以來，97年前基本達到了原設計要求，為臺山市的供水事業發揮了積極的作用。但從98年開始，由于受無線電通信的干擾，系統基本無法正常運行，而且，隨著公司供水管網范圍的不斷擴大及近年來計算機、自動化及遙測技術的發展和新產品的出現，原有的無線電供水調度系統已顯得不能適應新的形勢發展的要求，需要對原無線電供水調度系統進行全面改造。本次改造,通過建立一套完整的SCADA系統[1]，包括取水泵站的自動控制系統、并綜合考慮與無線電調度系統、公司企業內部網絡的銜接，建立自控系統、調度系統、企業內部網(Intranet)系統三位一體的綜合管理與控制系統。實現了取水泵站、供水廠、和輸水管線生產過程的自動控制，通過無線電調度系統在供水廠自控系統中能監視取水泵站、輸水管線監測點的參數，同時將供水廠生產運行數據和管線監測數據實時送回公司內部網絡。在公司內部網上任何一個終端在授權情況下能監視取水泵站、供水廠、和輸水管網的運行情況。通過該系統的使用，動態掌握水廠、泵站和輸水管線的運行情況，做到心中有數、合理調度、降低了生產成本、提高生產效率、提高了公司的生產管理水平。 2 SCADA系統設計與系統構成 2.1 系統總體結構 如圖1所示，臺山市自來水有限公司供水調度SCADA系統由取水泵房、臺城供水廠的自動控制系統，輸水管線測壓點，公司屬下鎮級水廠，公司辦公大樓和供水廠中央控制室的內部網構成。以太網用于系統的管理層，DH+網和無線通訊用于各PLC控制器及計算機操作站之間的控制層通訊。管理層與控制層通過基于客戶/服務器HMI組態監控軟件MACAM2000實現信息交互。DH+網采用屏蔽雙絞線進行通訊，具有連接方便、通訊距離遠的特點，是PLC通訊廣泛應用的工業網絡。無線通訊采用具有SCADA功能的DF1主從通訊協議，PLC通過其標準RS232與數傳電臺相連實現無線通訊，通訊速率可達9600bps。 圖1 臺山市供水調度SCADA系統結構圖 2.2 臺城供水廠自控系統組成 根據水廠設備分類和控制要求水廠自控系統包括：投藥加氯消毒站PLC2、濾池過濾站PLC3、供水泵站PLC4和中心控制室組成。水廠自控系統由管理層、控制管理層、現場控制層三層組成，控制系統結構采用集散型控制系統[2]。以便于實現”集中管理、分散控制”的三級控制。指揮權集中，控制權分散，注重功能分散，以求控制靈活，提高整個系統的可靠性。PLC2、PLC3、PLC4分別用于監控水廠內投藥加氯消毒站、濾池過濾站、供水泵站用于控制和監測廠內所有設備的運行狀況。 水廠中心控制室配置兩臺HMI操作站，用于對整個水廠生產過程和輸水管線運行情況的監視和控制。配置打印機打印報警、生產報表和曲線等。在中心控制室、公司調度室還配置了一套模擬屏，可以直觀、動態顯示水廠、泵站和管線運行情況（包括所有設備的狀態、主要工藝參數）。 2.3 取水泵站控制系統組成 在SCADA系統中，用于取水泵站生產運行數據和設備運行狀態的PLC5采用最為經濟可靠的微型可編程控制器MicroLogix1500，采集泵站監測點的參數數據并作為SCADA系統的DF1從站。 2.4 公司屬下鎮級水廠及輸水管線測點組成 在SCADA系統中，用于輸水管網參數監測的PLC6-PLC22采用最為經濟可靠的微型可編程控制器MicroLogix1000、MicroLogix1500，采集監測點的參數數據并作為SCADA系統的DF1從站。 2.5 公司監視站組成 PLC1作為SCADA系統的主站安裝于公司調度辦公樓，選用小型可編程控制器SLC5/04，用于監測輸水管線測壓點參數，水廠、泵站設備運行狀態和生產運行數據，以實現在公司內部網上對水廠、泵站生產運行參數、設備運行狀況和管線的運行情況的實時監視。通過無線電調度系統將水廠自控系統、泵站自控系統、調度系統和公司內部網絡聯成一體化網絡。在經理室和有關職能部門配置監視終端，作為系統的客戶機與公司網絡上的其他任何終端一樣只需安裝MACAM工作站或者Web Browser，在授權的情況下均可以監視水廠、泵站和輸水管線的運行情況。系統具有Internet/Intranet接口，可方便實現在任何地點、任何時候通過撥號上網的方式監視生產運行情況，即遠程監視。 2.6 系統軟件的組成 系統軟件是整個系統的核心，直接關系到整個系統的成敗。系統軟件主要包括操作系統監控軟件平臺等。水廠中控室操作站采用主流的Windows 2000 Professional操作系統和WINCC人機監控組態軟件。而公司總調度室則采用MACAM2000人機監控組態軟件作為內部網上的工作站安裝Windows 2000 Professional操作系統（或者安裝Windows 2000 Server作為內部網上的獨立服務器）運行。MACAM2000客戶端可以安裝Windows95/98、NT和Windows 2000等操作平臺。MACAM2000是深圳合廣信息技術有限公司采用開放的技術，以MFC（微軟基礎級）、DCOM（分布元件對象）組件技術為基礎的人機監控軟件，提供了監視、控制和數據采集等全部功能，是一個使用方便、可擴展性強、監控性能高的監控組態軟件。MACAM2000軟件擴展為客戶/服務器結構。系統安全策略利用Windows 2000和MACAM2000提供的雙重安全功能，Windows 2000在內部網絡系統層負責管理操作人員或系統管理員的登錄，而MACAM2000通過設置不同的安全級別在應用層對各用戶的操作權限進行控制，從而保證系統的正常操作，防止越權操作。 2.7 SCADA系統協議 A-B公司的SLC5/03、SLC5/04和MicroLogix1000、MicroLogix1500可編程控制器具有內置的多功能標準RS232接口通道0，該接口的系統方式支持DF1通訊協議。DF1協議是A-B公司PLC系統廣泛支持的通訊，包括各系列PLC及裝有RSLinx通訊軟件的計算機均支持DF1協議，通過該協議可以構成基于PLC的SCADA系統。臺山市自來水供水調度SCADA系統采用點對多點半雙工通訊模式，PLC1作為主站采用DF1半雙工主通訊方式，其他PLC控制器作為從站采用DF1半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各站輪詢方式實現數據交換。 3 SCADA系統功能與特點 3.1 集中管理、分散控制 在水廠控制室能集中對全系統各種設備和生產運行數據進行監視和控制，主要的工藝參數和設備的狀態在模擬屏上顯示。能實現三級控制。即：就地手動控制，分站PLC控制，中控室集中控制。在控制室具有自動控制和遠程手動控制（遙控）兩種方式。 （1）就地手動控制：就是能在就地通過控制箱或柜上的按鈕或控制器對設備進行手動控制。 （2）分站PLC控制：就是各分站PLC執行自己的控制程序，處理該站現場I/O信號。在與中心控制室脫機或通訊出現故障時各分站能獨立利用自己的PLC進行控制及PLC之間的通訊。 （3）中控室集中控制：就是在中心控制室能對水廠、泵站生產過程和輸水管線進行監測控制和數據處理，對所控設備進行自動或遙控控制。在自動控制方式下能對水廠、泵站的相關設備進行聯動控制，如開泵過程為先開泵后開閥，停泵過程為先關閥后停泵。若吸水井水位高于泵軸，直接開泵；若吸水井水位低于泵軸，開泵之前先抽真空，真空形成后，停真空泵，開泵（泵閥聯動。在遙控方式下能對各可控設備進行獨立控制。 3.2 通訊能力強 水廠、取水泵站PLC組成一個廣泛引用于工業控制的DH+網絡，無線電通訊速率可達9600bps。DF1輪詢時間可以根據實際需要在監控畫面上設定，以達到數據的實時有效。公司采用100M以態網，保證了整個系統可以快速穩定和可靠的運行。 3.3 系統可擴展性和開放性強 該系統采用的硬件和軟件都是符合國際標準，世界主流、應用廣泛的產品，例如：監控系統是基于微軟公司的WindowsNT、2000或9X平臺，支持各種規范的協議如OPC、ODBC、ActiveX、DDE等。為過程控制系統與管理信息系統交互信息，實現管理控制一體化提供了堅實接口基礎。 3.4 豐富的畫面顯示功能 計算機操作站顯示的畫面有管網監控圖、泵房動態模擬圖、高壓配電圖、設備操作畫面、趨勢圖、報警畫面等。操作人員通過調用這些畫面可以全面的掌握整個系統的運行情況，并且很方便地對設備進行操作。 3.5報警和保護處理功能 系統記錄設備和軟件報警發生時的有關信息，如故障標簽名稱、報警信息、故障報警時間等，并可以對報警信息進行管理。系統還提供了對重要設備的保護功能，如過載、超溫及三相電流不平衡等保護。 3.6報表功能 本系統輸出報表有生產日志、生產日報表、月報表、季度報表、年報表與管網壓力報表等。 3.7遠程監控功能 在公司辦公大樓的以態網絡采用基于客戶/服務器HMI組態軟件MACAM2000，實現<