水廠(chǎng)自動(dòng)化建設(shè)的幾點(diǎn)意見(jiàn)

1、水廠(chǎng)自動(dòng)化建設(shè)的幾點(diǎn)意見(jiàn)北京市自來(lái)水集團(tuán) 劉百德摘要本文簡(jiǎn)述了水廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)選擇的建議，提出有關(guān)運(yùn)行管理、建立檢修工程師制度的意見(jiàn)。可供新建水廠(chǎng)和老水廠(chǎng)改造工程中，自動(dòng)化設(shè)計(jì)、使用單位的管理部門(mén)和技術(shù)人員參考。關(guān)鍵詞水廠(chǎng)自動(dòng)化運(yùn)行管理檢修工程師計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，差不多每隔一年左右時(shí)間更新一代。強(qiáng)大的硬件平臺(tái)(大容量、高可靠性、高速)，支持著不斷更新的視窗操作系統(tǒng)Windows軟件和網(wǎng)絡(luò)(NET)技術(shù)。多種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的產(chǎn)品，和多種基于Windows環(huán)境的采用組態(tài)方式生成系統(tǒng)的工控軟件平臺(tái)日趨完善。這為建立水廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)提供了更多的選擇。對(duì)于自來(lái)水行業(yè)而言，面對(duì)幾乎眼

2、花繚亂的新技術(shù)，如何選擇適合自己功能需求的控制系統(tǒng)，在缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，的確需要有一種說(shuō)法。筆者根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為至少應(yīng)在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)考慮：一、控制系統(tǒng)層次系統(tǒng)的總體控制層次結(jié)構(gòu)應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)控制盤(pán)、MCC等統(tǒng)一考慮，分為現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)控制兩級(jí)：a現(xiàn)場(chǎng)電器控制盤(pán)電動(dòng)控制(下級(jí))和b計(jì)算機(jī)監(jiān)控(上級(jí))。下級(jí)負(fù)責(zé)完成常規(guī)的人工電動(dòng)操作，確保不間斷供水。在現(xiàn)場(chǎng)電控盤(pán)與監(jiān)控系統(tǒng)之間，原則上不再另外設(shè)置中間控制裝置?，F(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)直接入監(jiān)控系統(tǒng)。正常情況，以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主，完成制水工藝的過(guò)程控制?？刂圃瓌t為“下級(jí)優(yōu)先”。在現(xiàn)場(chǎng)控制盤(pán)上設(shè)“現(xiàn)場(chǎng)，遠(yuǎn)方”操作場(chǎng)所的選擇開(kāi)關(guān)。操作場(chǎng)所選

3、擇是唯一的，并且互鎖。操作該開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，須保證無(wú)擾動(dòng)切換。采用弼級(jí)控制層次，不僅可以大大降低工程投資，最主要的在于減少了中間環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的可靠性得到了提高，同時(shí)維護(hù)檢修工作也變得層次分明。在電器控制接口方面需要注意的是，近幾年在電氣控制中滲入了電子控制技術(shù)。如電力配電、電器保護(hù)、電器邏輯控制等，使用單片機(jī)、工控機(jī)、PLC等智能部件，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的變送器、繼電器，完成信號(hào)轉(zhuǎn)換、電器保護(hù)、報(bào)警和邏輯控制。這種設(shè)備被簡(jiǎn)稱(chēng)為“綜?！?綜合保護(hù))或“微機(jī)保護(hù)”裝置。這種裝置針對(duì)電力系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)。至今，已被普遍用于電力系統(tǒng)。此外，一些專(zhuān)用設(shè)備，如加氯、加藥、格網(wǎng)(柵)、刮(吸)泥機(jī)、壓濾機(jī)等，使用電子設(shè)備

4、自成控制系統(tǒng)?！熬C?！毖b置或其它自成控制系統(tǒng)的專(zhuān)用設(shè)備，一般均提供通訊接口，具備數(shù)字通訊功能。由于這些產(chǎn)品國(guó)內(nèi)至今沒(méi)有統(tǒng)一的通訊數(shù)字格式約定(通訊規(guī)約)，盡管制造廠(chǎng)聲稱(chēng)采用了標(biāo)準(zhǔn)RS232、BS485通訊接口，但這些僅是物理接口。在使用不同廠(chǎng)家產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)互連時(shí)常遇到麻煩，原因就在于此。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除需明確通訊物理接口條件外，要特別強(qiáng)調(diào)對(duì)通訊規(guī)約的要求。二、系統(tǒng)硬件和控制網(wǎng)絡(luò)適用于水廠(chǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的選擇范圍較寬，按目前的習(xí)慣提法，可分為PLC(Programmahle controller，可編程控制器)+IPC(Industry Computer，工業(yè)控制計(jì)算機(jī))和DES(Di

5、stribution Control System，分布式控制系統(tǒng))兩大類(lèi)。實(shí)質(zhì)上，這只是由于兩者在技術(shù)發(fā)展途徑和時(shí)期不同，人們對(duì)其的稱(chēng)呼。事實(shí)上，由PLC也可構(gòu)成“分布式控制系統(tǒng)”已很普遍。此外，還有FF、HARD、Pmfibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的測(cè)控系統(tǒng)。DCS和PLC都是計(jì)算機(jī)技術(shù)在自動(dòng)化控制方面的應(yīng)用，各有所長(zhǎng)。在硬件方面，DCS的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化優(yōu)于PLC，比較適合安全性要求高的大型控制系統(tǒng)，如石油、化工等行業(yè)。PLC在系統(tǒng)組合的隨意性方面強(qiáng)于DCS，適用于按時(shí)間、邏輯順序控制的生產(chǎn)過(guò)程或可獨(dú)立運(yùn)行的場(chǎng)合，代替復(fù)雜的繼電器控制裝置。PLC可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)(Gate Way)，掛在DCS的總

6、線(xiàn)上，完成現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)的功能。隨著技術(shù)的發(fā)展。PLC和DcS的功能相互滲透，采用PLC構(gòu)成大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)已成為現(xiàn)實(shí)。鑒于此，建議統(tǒng)一名詞，將由上述設(shè)備構(gòu)成的水廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為DCS系統(tǒng)，區(qū)別僅在于使用的是何種設(shè)備。在軟件方面，PLC一般配控制和監(jiān)視兩種軟件，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制軟件可用廠(chǎng)家配套編程器、監(jiān)視器或PC機(jī)、便攜電腦，采用梯形圖等方式編程，MMI(MenMachineIntterrace，人，機(jī)界面)監(jiān)視可配PLC廠(chǎng)家的配套軟件，或配運(yùn)行在Windows環(huán)境下的通用SCADA(Supervision Control And Data Acquisition，監(jiān)視控制數(shù)據(jù)采集)軟件。而DCS一般由硬

7、件廠(chǎng)家配套基本軟件，通常已夠使用。兩種類(lèi)型設(shè)備在組成較大系統(tǒng)時(shí)，在工程總體造價(jià)上也相差無(wú)幾。因此，如何選擇水廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)視實(shí)際情況和需要確定。由于硬件可靠性一般都滿(mǎn)足要求，如系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)MTBF(平均無(wú)故障間隔時(shí)間，Mcan Time Between Failure)，PLC可達(dá)100，000小時(shí)(11年)以上；日本橫河的cs系統(tǒng)號(hào)稱(chēng)260，000小時(shí)(約30年)。實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)，北京水司第九水廠(chǎng)一期工程(500，000m3d)使用的橫河CENTUMV系統(tǒng)，已可靠地連續(xù)運(yùn)行了12年；九廠(chǎng)二期濾池控制(soo，000mJd)使用的Modicon984系列PLC連續(xù)運(yùn)行了6年。近年國(guó)內(nèi)常

8、用的PLC產(chǎn)品，如施耐德公司的Modicon TSX Quantum；西門(mén)子公司的sIMATIC S7300、400；AB公司的PLC一5；0MRON的SYSMAC CVMI；+GE Fanuc系列90TM，以及YXC(橫河一西儀)的csl000、CS3000等，這些系統(tǒng)硬件的基本技術(shù)指標(biāo)大同小異，如無(wú)特殊使用要求的話(huà)，均可滿(mǎn)足水廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的使用要求。在筆者見(jiàn)到的一些水廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)(包括污水處理廠(chǎng))招標(biāo)文件中，對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)條件、可靠性等要求過(guò)高，這勢(shì)必增加投資。筆者根據(jù)自來(lái)水生產(chǎn)具有過(guò)程緩慢、無(wú)自動(dòng)化也可生產(chǎn)的特點(diǎn)，及做過(guò)的水廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和實(shí)際運(yùn)行情況，以為除在中央控制室、濾池運(yùn)行管理公用設(shè)施控制

9、站等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用冗余配置外(通常為雙機(jī)熱備自動(dòng)無(wú)縫切換)，其它場(chǎng)合可以不考慮冗余配置。在監(jiān)控系統(tǒng)控制層，各現(xiàn)場(chǎng)控制站通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控級(jí)相連，完成監(jiān)控信息的傳送。各PLC廠(chǎng)家的產(chǎn)品采用不同的控制總線(xiàn)。常見(jiàn)的有Modbus，Dupline，Profibu8，HART，ComralNET，F(xiàn)F，工業(yè)以太網(wǎng)等。這些控制總線(xiàn)的通訊速率均在1MB以上，工業(yè)以太網(wǎng)可達(dá)10 MB。通訊介質(zhì)可選用雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖。推薦使用價(jià)格低廉的5類(lèi)雙絞線(xiàn)。般情況采用單總線(xiàn)已可滿(mǎn)足使用要求。如果必須采用冗余控制總線(xiàn)，應(yīng)將兩條總線(xiàn)分開(kāi)敷設(shè)。對(duì)于距離過(guò)遠(yuǎn)的場(chǎng)合，可采用超短波、擴(kuò)頻或微波，如數(shù)公里以外的取水泵站。在監(jiān)控系

10、統(tǒng)管理層，基于TCP，IP(傳輸控制協(xié)議，兩際協(xié)議)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連和擴(kuò)展技術(shù)，如網(wǎng)關(guān)、路由器、交換機(jī)、網(wǎng)橋、中繼器等，可將系統(tǒng)內(nèi)的信息任意傳送。并可通過(guò)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN(Digital Data Network，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng))、ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))，將信息傳送到更遠(yuǎn)的地方。在信息化時(shí)代，應(yīng)充分利用Web技術(shù)，建立企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，需要信息者只需一臺(tái)配有Modem的電腦(臺(tái)式、便攜式均可)。在任何地方接通電話(huà)線(xiàn)，通過(guò)撥號(hào)上網(wǎng)，使用IE游覽器便可得到自己需要的信息。三、軟件監(jiān)控系統(tǒng)的軟件，分為操作系統(tǒng)(Operation System，縮寫(xiě)Os)、支撐軟件(SupportingSoftware)、

11、數(shù)據(jù)庫(kù)(Database)和應(yīng)用軟件(Application Software)。1操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)又稱(chēng)為系統(tǒng)軟件，是計(jì)算機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)。主要在以下幾個(gè)方面評(píng)價(jià)和選擇OS軟件：一支持系統(tǒng)資源共享、程序并發(fā)、便于移植；一適用于不同的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)；一支持實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶(hù)、多線(xiàn)程；一具有豐富的軟件工具；一支持多媒體；一支持中文字庫(kù)：一支持網(wǎng)絡(luò)通訊和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。指在在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)通訊、資源管理(網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)和打印等)、網(wǎng)絡(luò)客(用)戶(hù)等方面的管理能力。一其它方面：可靠性、安全性、穩(wěn)定性、易用性等?？蛇x用的OS有：WindowsgX、Windows NT、Windows 2000和UNIX等。Win

12、dowsgX指的是微軟公司的Windows959798。由于WindowgX是一種單處理器OS。不適合較大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)。Windows NT是一種實(shí)時(shí)多任務(wù)OS，分Server(服務(wù)器)版和Workstation(工作站)版。Server 40是目前的最高版本。Win NT Server 40可提供應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、打印和文件服務(wù)。在數(shù)據(jù)保護(hù)和容錯(cuò)上，支持軟件RAID(廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列)技術(shù)。它可支持4個(gè)處理器和多種硬件平臺(tái)，支持多任務(wù)和多線(xiàn)程，具有較高的安全性和可靠性。在控制方面是目前最常用的操作系統(tǒng)之一。WiMows 2000是微軟公司在Window8 NT基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的OS。系統(tǒng)內(nèi)核采用了Win

13、dow8NT的技術(shù)，具有Windows NT所具備的特點(diǎn)。并支持即插即用(PhP)技術(shù)。它包括Wi。dows 2000 ProfessionM(專(zhuān)業(yè)版)、Windom 2000 Seer(服務(wù)器版)和Windows 2000 Advcedserver(高級(jí)服務(wù)器版)。Win NT和Win 2000 OS適用范圍較廣，可用于各種規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)。UNIX也是一種實(shí)時(shí)多任務(wù)0s，適合作為規(guī)模較大、系統(tǒng)復(fù)雜及對(duì)系統(tǒng)性能要求較高的監(jiān)控系統(tǒng)0S軟件。2支撐軟件支撐軟件又稱(chēng)工具軟件，用于監(jiān)控系統(tǒng)的支撐軟件通常稱(chēng)作SCADA軟件。它是開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的工具和實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)功能的關(guān)鍵組成部分，必須慎重評(píng)估和選擇。應(yīng)根

14、據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小和具體的應(yīng)用需求，從其整體功能、具體性能指標(biāo)及其整體技術(shù)架構(gòu)等多個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。支撐軟件的性能要求大致包括：基本性能要求：一可運(yùn)行在多種硬件平臺(tái)：工業(yè)Pc、國(guó)產(chǎn)商用PC、IBM、HP等；一具有良好的開(kāi)放性，支持一系列國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，能運(yùn)行在流行的OS上，如Windows NW9)(，2000，VMS。OS2等；一支持多種網(wǎng)絡(luò)：LAN(匝EE8023)，ken hs(IEEES024)，Tbknng(IEEE8025)；一可與多種工業(yè)YO、Pc FO、PLc、RTu等現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)實(shí)時(shí)進(jìn)行雙向通訊；一支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)操作及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化，可與多種數(shù)據(jù)庫(kù)通訊：FoxPro、Db、

15、Omcle、sybm等；一良好的組態(tài)功能與組態(tài)方式，豐富的作圖組件和圖片支持功能，功能模塊化，能夠方便地開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件；可在線(xiàn)組態(tài)開(kāi)發(fā)；一人，機(jī)界面友好，具備全中文界面。操作學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單；一支持系統(tǒng)冗余；一支持多媒體；一良好的系統(tǒng)恢復(fù)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可方便、迅速地恢復(fù)系統(tǒng)；此外，對(duì)支撐軟件的性能評(píng)價(jià)還應(yīng)考慮下述問(wèn)題：一可靠性在一定的條件和時(shí)間下，正常完成工作的能力。在雙機(jī)熱備條件下，故障計(jì)算機(jī)硬件無(wú)擾動(dòng)切換，不丟失數(shù)據(jù)，保持系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。一實(shí)時(shí)性采集數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間、監(jiān)控畫(huà)面的刷新時(shí)間、監(jiān)控操作的響應(yīng)時(shí)間等。基本功能：a數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、信息管理可支持多種型號(hào)PLc(RTU)的雙向通訊，向現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)

16、程采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計(jì)算、整理、存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)刷新顯示等處理，以及將控制參數(shù)、指令等調(diào)節(jié)、控制信息下發(fā)給控制器。并以圖形的方式顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)和系統(tǒng)相關(guān)的報(bào)警與事件信息。b監(jiān)控功能能夠提供各種圖形顯示、多媒體顯示、視頻動(dòng)畫(huà)等功能。并以圖形、數(shù)字、符號(hào)等方式提供動(dòng)態(tài)模擬生產(chǎn)過(guò)程，支持CRT屏幕軟鍵操作。能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)設(shè)定、修改和對(duì)工藝流程進(jìn)行監(jiān)控。c報(bào)表功能可以組態(tài)定義報(bào)表，如報(bào)警信息、班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)，以及其它類(lèi)型報(bào)表，支持報(bào)表顯示和打印輸出，并可以在阿上傳送?？梢杂秒娮颖砀裆筛黝?lèi)生產(chǎn)流程和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的詳細(xì)報(bào)表。dMMI、圖形用戶(hù)接口功能支持以窗口圖形的方式顯示各種

17、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)示意圖，如水廠(chǎng)工藝流程、監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)等參數(shù)的示意圖。e支持報(bào)警和事件窗口?？梢远x監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)值報(bào)警范圍，以圖形、聲音等方式產(chǎn)生報(bào)警。對(duì)話(huà)窗口的方式完成報(bào)警的確認(rèn)。具有報(bào)警優(yōu)先級(jí)別定義。支持以對(duì)話(huà)窗口的方式實(shí)現(xiàn)報(bào)警和事件的記錄的打印。支持靈活多樣的畫(huà)面調(diào)用方式，如嘶面切換、翻頁(yè)和“熱點(diǎn)激活”方式等。f分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立執(zhí)行賦給它的任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以脫機(jī)而不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)信息資源共享。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用TCPIP。g數(shù)據(jù)交換協(xié)議支撐軟件除具備常規(guī)的數(shù)據(jù)管理功能以外，還應(yīng)支持通用的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，如DDE、OPC、ODBC SQL等。h

18、自診斷功能系統(tǒng)具有在線(xiàn)診斷系統(tǒng)內(nèi)故障的能力。當(dāng)?shù)綑z測(cè)到設(shè)備故障時(shí)產(chǎn)生相關(guān)的故障報(bào)警。i模擬儀表、棒圖、餅圖、趨勢(shì)曲線(xiàn)具有模擬儀表、棒圖、餅圖等顯視功能，可以定義四級(jí)報(bào)警上，下限，允許單個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)參數(shù)的實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)組態(tài)定義和顯示。j歷史數(shù)據(jù)處理功能支持歷史數(shù)據(jù)的保存、顯示、管理和相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析及報(bào)表功能，支持用數(shù)據(jù)庫(kù)方式處理歷史數(shù)據(jù)。k安全管理功能區(qū)分、定義和管理不同類(lèi)型用戶(hù)(組)的功能，不同類(lèi)型用戶(hù)(組)在登錄系統(tǒng)后有不同的控制和操作權(quán)限。分組控制，以及用戶(hù)操作的記錄功能。1組態(tài)定義功能支持通過(guò)組態(tài)的方式來(lái)定義和生成系統(tǒng)，主要如下：軟件系統(tǒng)的組態(tài)定義；硬件設(shè)備的組態(tài)定義；實(shí)時(shí)和歷史數(shù)

19、據(jù)的組態(tài)定義；顯示畫(huà)面的組態(tài)定義；報(bào)表的組態(tài)定義等；m標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口以O(shè)DBC(Open Database Connect開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連接)的方式提供標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)接口。常用支撐軟件：有兩種選擇水廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)支撐軟件途徑：一是提供硬件廠(chǎng)商直接配套，二是在專(zhuān)業(yè)軟件產(chǎn)品中選擇。前者成套性好，責(zé)任為一家。后者則需按上述性能、功能，選擇適合自己條件的支撐軟件。目前國(guó)內(nèi)比較流行的商品監(jiān)控軟件有：ImeUution HX DMACS 70、iF；InT0uch、Citoot、清華“組態(tài)王”等。這些軟件均可以滿(mǎn)足水廠(chǎng)監(jiān)控功能的基本使用要求。應(yīng)說(shuō)明的是，我國(guó)目前還沒(méi)有自己的專(zhuān)為給排水自動(dòng)化設(shè)計(jì)的支撐軟件平臺(tái)。而

20、通用正版監(jiān)控支撐軟件的購(gòu)置價(jià)格均比較貴。因此，組織設(shè)計(jì)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化、價(jià)格適中、功能滿(mǎn)足使用要求的SCADA 0fChina支撐軟件，有著廣泛的前景。必須注意的是，通過(guò)系統(tǒng)集成商成套監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，一定要使用帶許可證(License)的正版軟件。3監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)商品化的監(jiān)控軟件均捆綁了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。不同的在于捆綁的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)通常采用外掛方式。例如Citect，除內(nèi)置dBa”外，當(dāng)需要較大歷史數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，再通過(guò)0DBC、SQL命令等與之連接。這是由于這類(lèi)監(jiān)控軟件采用語(yǔ)言開(kāi)發(fā)功能模塊。還有另一類(lèi)在數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的監(jiān)控軟件，例如澳大利亞Motherwen公司的產(chǎn)品Macm Vie

21、w。這類(lèi)軟件將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)溶為體，故不需要另配置獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)。由于是自成體系的完整的“數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)”，所以不存在接口的兼容程度問(wèn)題。并且它的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)也是冗余設(shè)置，這將保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。這類(lèi)軟件的價(jià)格相當(dāng)于前者的兩倍。但其可靠性?xún)?yōu)于前者，基本不出現(xiàn)死機(jī)問(wèn)題。對(duì)于監(jiān)控軟件采用外掛數(shù)據(jù)庫(kù)的，應(yīng)選用通用的商品數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。贊同選用成熟的、商品化的正版軟件產(chǎn)品和技術(shù)。4應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件通常是系統(tǒng)集成商根據(jù)工藝設(shè)計(jì)和用戶(hù)使用要求，在支撐軟件平臺(tái)上組態(tài)生成的可運(yùn)行的程序。由于監(jiān)控對(duì)象、條件的差異、運(yùn)行方式的不同，以及軟件制作人員對(duì)工藝的理解、經(jīng)驗(yàn)和對(duì)支撐軟件平臺(tái)的熟悉程度等因素，所制作的

22、應(yīng)用軟件即使達(dá)到同樣的目的，也會(huì)有較大的差別，屬非標(biāo)產(chǎn)品，一般需要經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、試運(yùn)行、調(diào)整、完善的過(guò)程，教不便評(píng)述。需強(qiáng)調(diào)的是，應(yīng)用軟件編制的好壞，直接影響系統(tǒng)的可用性、安全性。因此，建議選擇有水廠(chǎng)自動(dòng)化控制工程經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)集成商、專(zhuān)業(yè)軟件公司承擔(dān)應(yīng)用軟件工程。四、給水工程自動(dòng)化需研究的主要課題1自動(dòng)加藥控制地表水廠(chǎng)在保證出廠(chǎng)水質(zhì)的條件下降低藥耗，是降低成本的手段之一。但如何搞好理想的加藥自動(dòng)化控制，至今尚無(wú)行之有效的方法。在以往的理論上認(rèn)為需耍建立“加藥數(shù)學(xué)模型”，但因各地水質(zhì)成分差異較大，影響因素多，至今未見(jiàn)有成熟的“加藥數(shù)學(xué)模型”可推廣用于生產(chǎn)實(shí)踐。近年，一種認(rèn)為技術(shù)先進(jìn)的SCD(流動(dòng)電流

23、)儀被用于水廠(chǎng)加藥控制，試圖用“單因子”代替水質(zhì)的全部變化，解決加藥的自動(dòng)、優(yōu)化控制。由于SCD儀是一種精密檢測(cè)儀器，其傳感器的縫隙易堵塞，需要經(jīng)常清洗。特別是取樣點(diǎn)的不同、原水水質(zhì)的變化、滯后反應(yīng)等，對(duì)SCD的影響較多，在實(shí)際使用時(shí)，需要人工不斷調(diào)整SCD設(shè)定值，有時(shí)要求每天調(diào)整數(shù)次。因此也就失去了自動(dòng)化的意義。引進(jìn)SCD儀價(jià)格昂貴，每套都需要幾十萬(wàn)人民幣。從國(guó)內(nèi)使用SCD儀的情況看，并不樂(lè)觀(guān)。有的在勉強(qiáng)使用，有的已成為擺設(shè)。因此，如何利SCD控制加藥尚需做進(jìn)一步的研究，需要解決控制理論問(wèn)題，切忌隨大流。有資料表明，國(guó)內(nèi)一種稱(chēng)作“FCD”的加藥控方法正在試用。其原理是利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，采

24、用水下攝像機(jī)直接觀(guān)察加藥后絮凝反應(yīng)出水的礬花情況，計(jì)算機(jī)軟件圖像處理，與實(shí)驗(yàn)得出的最佳效果比較，輸出控制加藥系統(tǒng)。該方法擺脫了其它因素影響，但控制滯后問(wèn)題仍未很好解決。總之，加藥的優(yōu)化控制問(wèn)題仍是需要研究的課題之一。2自動(dòng)加氯控制利用液氯殺菌是目前生產(chǎn)自來(lái)水的主要消毒手段。在工藝設(shè)計(jì)上，一般設(shè)前加氯(進(jìn)廠(chǎng)水，或稱(chēng)原水)、濾后加氯(濾池出水)和出廠(chǎng)水補(bǔ)氯三處加氯點(diǎn)。目前的加氯量控制方法，前加氯通常采用流量比例控制加氯量；濾后加氯采用流量比例、余氯反饋“復(fù)合環(huán)路”控制加氯量；出廠(chǎng)水補(bǔ)氯是在出廠(chǎng)水余氯低時(shí)啟動(dòng)加氯機(jī)補(bǔ)氯，一般采用余氯差值、流量比例控制補(bǔ)氯量。濾后加氯是自來(lái)水消毒處理的主要環(huán)節(jié)。由于在

25、水中投加氯后，需要在清水池內(nèi)至少有30分鐘以上的接觸時(shí)間，才能達(dá)到比較好的殺菌效果，也是一個(gè)大滯后控制。為了解決滯后控制問(wèn)題，將濾后加氯余氯檢測(cè)取樣點(diǎn)移到清水池前，一般距加氯點(diǎn)10D(D為管徑)。從實(shí)際運(yùn)行情況看，由于加氯后不能保證混合均勻，造成余氯檢測(cè)值不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了“復(fù)合環(huán)路”控制。加氯量的優(yōu)化控制不僅是為了降低成本，更重要的是保證出廠(chǎng)水質(zhì)。故需要進(jìn)一步完善控制方法，解決余氯反饋控制滯后和不穩(wěn)定問(wèn)題。3水泵節(jié)能優(yōu)化控制眾所周知，水泵是給水行業(yè)耗能的主要設(shè)備，約占水廠(chǎng)電耗的70。其中，配水泵占大頭，故水司將節(jié)電重點(diǎn)放在配水泵。目前采用的水泵調(diào)速技術(shù)、出廠(chǎng)水自動(dòng)恒壓控制，可以得到很好的節(jié)電

26、效果。如圖所示，圖中，H0一A為管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，HM為定速泵特性曲線(xiàn)，H恒壓供水目標(biāo)值。當(dāng)管網(wǎng)需水量降低，由Qmax降到Q1，如果不采用恒壓供水，則工作點(diǎn)將移到D點(diǎn)。由于采用恒壓送水，工作點(diǎn)將沿著H平移，并與H0一A1新管網(wǎng)特性曲線(xiàn)相交于B點(diǎn)。從而節(jié)省了DB水頭。但由于水泵運(yùn)行的高效點(diǎn)與管網(wǎng)特性相關(guān)，采用恒壓控制供水，當(dāng)需水量減少時(shí)，控制系統(tǒng)降低水泵轉(zhuǎn)速保持出廠(chǎng)壓力在設(shè)定值范圍內(nèi)，節(jié)省了多余水頭。但由于水量減少，管網(wǎng)的水頭損失也隨之降低，從而又產(chǎn)生了一部分富裕水頭，圖中BC段，故還有節(jié)能潛力。如果以管網(wǎng)最不利點(diǎn)的壓力確定第二恒壓供水目標(biāo)值Hl，則控制效果將明顯提高，如圖中H1。這樣，工作點(diǎn)始終延

27、啪一A滑動(dòng)。當(dāng)水量減到01時(shí)，將在c點(diǎn)運(yùn)行，使管網(wǎng)出水處的壓力保持在H0。實(shí)際供水因涉及供水管網(wǎng)，情況要復(fù)雜的多。需要建立管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型。筆者僅就此提出給水自動(dòng)化需要研究的問(wèn)題。五、國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備建立我國(guó)水廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，無(wú)疑推動(dòng)和促進(jìn)了我國(guó)給水行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，開(kāi)拓、充實(shí)了從事供水行業(yè)自動(dòng)化人員的眼界和技術(shù)水平。但也存在價(jià)高、售后服務(wù)跟不上等一系列問(wèn)題。應(yīng)該看到，國(guó)內(nèi)的一些制造廠(chǎng)商，或通過(guò)引進(jìn)技術(shù)，或采取合資方式生產(chǎn)的電子設(shè)備，無(wú)論設(shè)備質(zhì)量、技術(shù)的先進(jìn)性，均可與國(guó)外設(shè)備相比。國(guó)內(nèi)自己開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。在一些中小水廠(chǎng)，也得到了較好的應(yīng)用。筆者認(rèn)為，經(jīng)過(guò)十幾年水廠(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的

28、引進(jìn)，國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)部門(mén)、一些水司鍛煉了一批人才，積累一定的水廠(chǎng)自動(dòng)化經(jīng)驗(yàn)，水廠(chǎng)自動(dòng)化的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題也應(yīng)提到日程上來(lái)了。強(qiáng)調(diào)國(guó)產(chǎn)化并不是盲目排外，如一些關(guān)鍵硬件、軟件平臺(tái)，一些永質(zhì)儀表等，國(guó)內(nèi)尚無(wú)或質(zhì)量不可靠產(chǎn)品仍需引進(jìn)。國(guó)產(chǎn)化的重點(diǎn)，目前應(yīng)放在應(yīng)用軟件和配套產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)上。引進(jìn)技術(shù)，或采取合資方式生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)視為國(guó)產(chǎn)。如壓力、液位、流量計(jì)等常用儀表，以及國(guó)產(chǎn)品牌計(jì)算機(jī)等。六、自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行管理水廠(chǎng)基建工程中自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)投資，一般約占工程總投資的3。5。對(duì)于利用外資建設(shè)的水廠(chǎng)，自動(dòng)化投資所占比例還會(huì)大一些。據(jù)中國(guó)水協(xié)科技委99年10月在武漢召開(kāi)的“全國(guó)供水行業(yè)水廠(chǎng)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)交流學(xué)術(shù)會(huì)”統(tǒng)

29、計(jì)，全國(guó)200多城市利用外資(政府貸款)約10億美元引進(jìn)水廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。但可正常運(yùn)行的不足110。筆者認(rèn)為。水廠(chǎng)自動(dòng)化是一個(gè)嚴(yán)密的管理工作。如果沒(méi)有一套切實(shí)可行的在自動(dòng)化條件下系統(tǒng)正常運(yùn)行的管理制度，水廠(chǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)很可能成為擺設(shè)，更不用講向現(xiàn)代科技要效益。我們常將這種運(yùn)行管理制度也稱(chēng)為“軟件”。水廠(chǎng)自動(dòng)化是生產(chǎn)力發(fā)展的需要，但要轉(zhuǎn)變舊觀(guān)念。將其上升到是現(xiàn)代化管理的需要。否則，將導(dǎo)致“穿新鞋走老路”。國(guó)家建設(shè)部城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃中，提出水廠(chǎng)自動(dòng)化的目的是“兩個(gè)提高，三個(gè)降低”(提高水質(zhì)，提高供水安全；降低藥耗，降低電耗，降低漏耗。)。據(jù)此，建議在水廠(chǎng)建設(shè)期間，負(fù)責(zé)基建的部門(mén)

30、協(xié)助水廠(chǎng)運(yùn)行管理部門(mén)，結(jié)合設(shè)計(jì)的水廠(chǎng)在自動(dòng)化環(huán)境下的運(yùn)行條件，圍繞“兩個(gè)提高，三個(gè)降低”的目標(biāo)，建立以下運(yùn)行管理制度，使水廠(chǎng)在投產(chǎn)之時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)便在較完善的管理制度下運(yùn)行。·自動(dòng)化系統(tǒng)操作規(guī)程；·運(yùn)行管理制度(運(yùn)行人員)應(yīng)包括巡視、巡視路線(xiàn)、巡視記錄、故障報(bào)告、檢修申報(bào)、設(shè)備清潔、交接班等。·維護(hù)管理制度(維護(hù)工程師制)應(yīng)包括定期設(shè)備(電纜)清掃、電纜接頭檢查、回路測(cè)試、執(zhí)行接口測(cè)定、儀表標(biāo)定、易損件更換、風(fēng)機(jī)注油、UPS電源充放電、設(shè)備防潮、軟件維護(hù)等。規(guī)定并配備維護(hù)用儀表和工具，保證維護(hù)工作的正常進(jìn)行。·檢修管理制度(檢修工程師)應(yīng)包括設(shè)備的日常檢修、中大修、設(shè)備升級(jí)、設(shè)備報(bào)廢更新等。也需要規(guī)定和裝備檢修儀表和工具。·水廠(chǎng)電動(dòng)(或稱(chēng)“手動(dòng)”)操作規(guī)程近年設(shè)計(jì)的水廠(chǎng)控制系統(tǒng)，多數(shù)采用兩級(jí)控制。郎現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩級(jí)。為保證水廠(chǎng)不間斷供水，需要建立一套電動(dòng)(或手動(dòng))操作規(guī)程。這套操作規(guī)程應(yīng)不僅適合在水廠(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備退出運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員仍可在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行操作，也適合在調(diào)試時(shí)