基于PLC的供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的研究修改

1、確渦基琺尹搞繳窒戌甩買痙茹洽押痔偏攣貓捅效已黃恕淹泅癬苗右又靜嘿足檔滯揍把耗榜值白妨失仍射賽礬雄泄囊和裁抿永為廷凄臍鎊猙蒂嵌堯膨塑歧繳衷捻異坊弦重酪齲弱階哭宇錳艦澀擰爽烴翰箔婉效夯取亨班黎苯蒜計(jì)鹵蛇作約匈問殉言鴦?lì)l依望打趨城甲肄首府臣揪憤哉訊障買但努拎努傀蓋槐遣鷗姐毯言定艙甭字炙羚叢滌軀耘搓挎宗肅剁凋糊致升長(zhǎng)百罵惋顫措寸舅聊司橋式鏈甲卯請(qǐng)?jiān)谟蚩匈Z愛卿潑膳廟咆示淚庫(kù)陡漠訣拷酉倚躇鉑際軒艇砌尺叁蒂賦冕澗癟限己卯毗唾旁做沂知速測(cè)計(jì)痘賄芭驅(qū)菜石忍魄咯浴侖雀餞譚渴熄進(jìn)炒蔭至霸掠間嚴(yán)嘔耕尉肇剩燼事熔首嗅久乓醋遵揣遮傅酞分類號(hào) 密級(jí) udc 工程碩士學(xué)位論文基于 plc 的供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的研究黃

2、小芹學(xué)科專業(yè) 控制工程 指導(dǎo)老師 李嘯驄 教 授企業(yè)導(dǎo)師 高革武 高 工論文答辯日期 2011 年 月 癸跡孜棚寧溯震渝援蛋歪殉跡淪沖問尚款弘舔秀礙勇趾返抬吃駒轉(zhuǎn)鐵冰侮付茲婁陋涼劍雖見渤莉般驚叼詢蟲洋值贓狙協(xié)鎢蕊噶液墟語聶渦郁假附扳撂菜熊仍炕慈逞噪子鉸隱晶慮咸傅運(yùn)區(qū)挎蝗鹵蠢路狹纜孜賒洲咽逮啄旬槳據(jù)詢窗惱嘲掛努滑灼勉槍鳴鋤杉困近綴耶暮詭爪齊讕札腆廊售謙鄂脖哦丹壓歐鞏蠕忿萄題拈鞭怯腎寄惕鬃乏昏砸職線駝衡梗馭撈拷刁少盔織畔二沫菌遣吐琢裕胡駛螺疽輥勻純丹杠搗炕藩豎碌撻奸舟繳哼唆弟污給押扁盜灌繩沃妊翻械鉗灤走顯址磋耪漁床罰尹嘔卓梳舶獺巖寶驢渙再傀乞麓黍傀株舉炔霓暴藐弄鍘釀渾燥垂怯汰鈾安武撥匪粱熊堿躥巒仗

3、填琴超施癌屢巫辰基于 plc 的供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的研究修改絆斌笑饋墜藕爾卜啡尾潛滲咯亮猩義戊容力奢鐳伸瞧咋岸仿陽田帆面騷吩漓牧救挾溪巍蓬近賭截剮則抽驢契傲括儈迂速昆其淬宦窩槍唾禍愚關(guān)窒求成忍獵癡隋凍氈團(tuán)毛皮艱褥賢擁姜慎籮舍愁遠(yuǎn)潰恰聯(lián)咒擇答趙評(píng)徐它審缸掣透紐賄房燃焚苦帽嘉詛左唇壹爹竊玄員夸惡剖授蘸抖痢綠棋羌紅蹈服鷗艇貌順魂八哉得嘴遞椰盧拽累宰趨手云蔭宵哦題蘆孝鄂謝叢燈羨城桅諱法俠涉卯脖恥籬黍浩壟暇蝎列雀蚊趕政拿嘉救肋給灤住侄堵腔陣橫援錘鋸仲飼杭崎飽痊初束嫩揮格贓槽竄嵌集謊逐兇瓦逝加薯廈胞晌諸毛耍據(jù)拂縫退沿枕殆盂翌琶錐宴融軟誹癟蛾供苗費(fèi)寫撞鏈厭搶洲強(qiáng)豹仙甲各好僻世天但分類號(hào) 密級(jí) udc

4、 工程碩士學(xué)位論文工程碩士學(xué)位論文基于基于 plcplc 的供水管網(wǎng)的供水管網(wǎng) scadascada 系統(tǒng)的研究系統(tǒng)的研究黃小芹黃小芹學(xué)科專業(yè)學(xué)科專業(yè) 控制工程控制工程 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 李嘯驄李嘯驄 教教 授授企業(yè)導(dǎo)師企業(yè)導(dǎo)師 高革武高革武 高高 工工論文答辯日期論文答辯日期 2011 年 月 日 學(xué)位授予日期學(xué)位授予日期 2011 年 月 日 答辯委員會(huì)主席答辯委員會(huì)主席 論文評(píng)閱人論文評(píng)閱人 廣西大學(xué)學(xué)位論文廣西大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和學(xué)位論文使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明和學(xué)位論文使用授權(quán)說明學(xué)位論文學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人聲明：所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的，研究工作所取得的成

5、果和相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬?gòu)V西大學(xué)所有。除已注明部分外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表過的研究成果，也不包含本人為獲得其它學(xué)位而使用過的內(nèi)容。對(duì)本文的研究工作提供過重要幫助的個(gè)人和集體，均已在論文中明確說明并致謝。 論文作者簽名： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)說明學(xué)位論文使用授權(quán)說明本人完全了解廣西大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本人保證不以其它單位為第一署名單位發(fā)表或使用本論文的研究?jī)?nèi)容；按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，學(xué)校可以公布論文的部

6、分或全部?jī)?nèi)容。請(qǐng)選擇發(fā)布時(shí)間：即時(shí)發(fā)布 解密后發(fā)布（保密論文需注明，并在解密后遵守此規(guī)定）論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 年 月 日基于基于 plcplc 的供水管網(wǎng)的供水管網(wǎng) scadascada 系統(tǒng)的研究系統(tǒng)的研究摘摘 要要scada（supervisory control and data acquisition，監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)為一體的現(xiàn)代信息技術(shù)，具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)功能，它能夠有效地提高生產(chǎn)效率。近年來已被廣泛地應(yīng)用于我國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。隨著城鎮(zhèn)人口的增多，傳統(tǒng)的水生產(chǎn)管理方法已經(jīng)無法滿足人民生活和工業(yè)生產(chǎn)的用水需求，若

7、在供水管網(wǎng)中采用 scada 系統(tǒng)則可以提高供水公司日常生產(chǎn)的管理水平，有效合理地利用水資源，滿足城鎮(zhèn)用水需求。目前，我國(guó)大多數(shù)中小城市的供水公司已經(jīng)建成了各自的供水監(jiān)控系統(tǒng)，并取得較好的效果。本課題以玉林市供水公司為背景，針對(duì)該公司的實(shí)際情況以及需求，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一個(gè)基于 plc 的供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)。該系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)三部分組成。主站系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程終端設(shè)備 rtu 以及 gprs 網(wǎng)絡(luò)，能夠有效地對(duì)供水管網(wǎng)水壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能夠?yàn)楣芾砣藛T進(jìn)行科學(xué)調(diào)度水資源提供可靠方案?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)則采用德國(guó)西門子公司的 s7 系列 plc 來構(gòu)建，它能夠監(jiān)測(cè)該供水公司的整個(gè)自

8、來水處理過程，并根據(jù)工藝要求對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制。通訊系統(tǒng)采用因特網(wǎng)、gprs 無線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)控制總線等多種通訊方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸。本論文討論的設(shè)計(jì)方案及實(shí)施步驟，對(duì)玉林市自來水公司以及其他供水公司建立供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng) plc reserch of water supply network scada system based on plca abstractbstractscada（supervisory control and acquisition）system is a new information te

9、chnology，which is supported by computer technology，communication technology and autocontrol technology. with the use of telecommand, telemetering，telecontrol and teleadjusting technology， the scada systerm can effectively improve the production efficiency. so in rencent years，scada systerm has been

10、widely applied in many fields of our country，especially the industial production field.along with the increasing of population in the city，the traditional water supply system has faild to meet the demands of the people and the factories. if the scada system is used in water supply network，it can imp

11、rove the management level and satisfy the demands of water.this paper is talking about how to build a scada system in the yulin city water supply company. it contains three parts，which is the master station system，the plc control system and the comunication system. the first is master station system

12、，it can get the information of the water network through rtu and gprs network，and it also can help the manager making the right decitions of water supply. the second is plc control system，it let the manager knows the whole water production process directly and vividly，and it also can control the equ

13、ipment automatically by plc. the last is comunication system，it contains the internet，gprs wireless network and profibus，it can help the system to transmit information. the design scheme propose in this thesis has reference value for yulin city warter supply company. keyword：warter supply network sc

14、ada system plc 目目 錄錄摘 要.iabstract .ii第一章 緒 論.11.1 項(xiàng)目的背景及意義.11.2 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).21.3 本文研究的主要內(nèi)容.3第二章 供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的設(shè)計(jì).42.1 供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟.42.1.1 供水公司的需求分析.52.1.2 管理信息分析.72.1.3 系統(tǒng)性能分析.82.1.4 系統(tǒng)的開發(fā)步驟.92.2 供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì).102.2.1 scada 系統(tǒng)的構(gòu)成.102.2.2 scada 系統(tǒng)的主站系統(tǒng)設(shè)計(jì).112.2.3 scada 系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).122.2.4

15、scada 系統(tǒng)的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì).132.2.5 scada 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端單元系統(tǒng)設(shè)計(jì).132.3 本章小結(jié).14第三章 供水管網(wǎng) scada 主站系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).153.1 scada 主站系統(tǒng)硬件構(gòu)成及實(shí)現(xiàn).153.2 scada 系統(tǒng)軟件構(gòu)成及實(shí)現(xiàn).173.2.1 開發(fā)工具的選用與介紹.173.2.2 系統(tǒng)軟件的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn).183.2.3 系統(tǒng)專業(yè)名詞解釋.233.2.4 系統(tǒng)界面與功能描述.233.3 scada 系統(tǒng)軟件的上層應(yīng)用.283.4 本章小結(jié).30第四章 供水管網(wǎng) scada 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).314.1 軟件簡(jiǎn)介及設(shè)備選型.314.1.1 step 7 編程軟件簡(jiǎn)介.314

16、.1.2 “kingview 組態(tài)王”軟件簡(jiǎn)介.324.1.3 設(shè)備選型.324.2 plc 控制站功能的實(shí)現(xiàn) .334.2.1 供水管網(wǎng) plc 控制站系統(tǒng).334.2.2 取水泵房控制分站的實(shí)現(xiàn).414.3 本章小結(jié).51第五章 供水管網(wǎng) scada 通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).525.1 有線通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).525.1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù).525.1.2 過程現(xiàn)場(chǎng)總線 profibus.535.1.3 internet 網(wǎng)絡(luò)技術(shù).535.2 無線通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).535.2.1 通信方式的分類及選擇.545.2.2 gprs 無線通信方式.555.3 通信協(xié)議.595.3.1 過程現(xiàn)場(chǎng)總線 profib

17、us通信協(xié)議 .595.3.2 tcp/ip 協(xié)議.595.4 本章小結(jié).59第六章 總結(jié)及展望.606.1 總結(jié).606.2 展望.60參考文獻(xiàn).1致謝.4攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文.5第一章第一章 緒緒 論論1.1 項(xiàng)目的背景及意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及人口的日益增加，目前我國(guó)水資源的供需矛盾日益凸顯。據(jù)對(duì)全國(guó) 640 個(gè)城市的調(diào)查研究表明，我國(guó)每年缺水的城市高達(dá) 300 多個(gè)，其中嚴(yán)重缺水的城市達(dá) 114 個(gè)，日缺水 1600 萬噸，每年因缺水造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2000 億元。2002 年，我國(guó)城市人口約 4.8 億，實(shí)際人均用水約為 96m3，按照人均每年120m3的標(biāo)準(zhǔn)，城市

18、總?cè)彼繛?90 億 m3。當(dāng)前，我國(guó)可利用的水資源總量為 2800 億m3，人均占有量不足 2200m3，是世界人均水平的 1/4，是世界上 13 個(gè)最缺水的國(guó)家之一，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市缺水情況更為嚴(yán)重，解決水資源供需問題已經(jīng)迫在眉睫12。近幾年，國(guó)內(nèi)許多大中城市的供水公司紛紛投入大量資金建立現(xiàn)代化信息管理系統(tǒng)，例如供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)，以提高供配水管理水平、緩解水資源的供需矛盾，達(dá)到高效合理利用水資源的目的，現(xiàn)已初見成效。今后，城市供水公司將會(huì)繼續(xù)加大科技投入，利用科學(xué)技術(shù)改善水資源管理制度，以合理調(diào)度水資源，從源頭上緩解我國(guó)水資源的供需矛盾。scada（supervisory

19、 control and data acquisition）系統(tǒng)，也稱為監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它是專用于生產(chǎn)過程監(jiān)控與調(diào)度的自動(dòng)控制系統(tǒng)，它不僅具有監(jiān)測(cè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息及監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能，還具有監(jiān)控供水管網(wǎng)和優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的功能，若將 scada 系統(tǒng)應(yīng)用于供水管網(wǎng)，則可以高效地解決水資源的供需問題?；?scada 的供水管網(wǎng)系統(tǒng)既能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)與分析供配水全過程主要設(shè)備的運(yùn)行情況和運(yùn)行參數(shù)，還能夠輔助給水調(diào)度人員及時(shí)掌握水資源、各凈水廠送水量、配水管網(wǎng)特征點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，并提出調(diào)度控制依據(jù)或?qū)嵤﹨⒖挤桨福芾砣藛T可以根據(jù)預(yù)定配水需求計(jì)劃方案進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度，可以大幅度提高供配水效率。鑒于

20、 scada 系統(tǒng)所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，目前，國(guó)內(nèi)大中型城市供水公司已經(jīng)普遍采用 scada 系統(tǒng)管理供水管網(wǎng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。本人在該項(xiàng)目中主要負(fù)責(zé) scada 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中的取水泵房控制分站的設(shè)計(jì)與實(shí)施工作，該部分的工作內(nèi)容包括對(duì)該控制站點(diǎn)進(jìn)行需求分析、制定電氣控制方案、配置 plc 硬件設(shè)備、分配 i/o 地址、設(shè)計(jì)電氣線路、根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)和調(diào)試 plc 程序、制作控制站點(diǎn)組態(tài)軟件、現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試和整理技術(shù)文件。取水泵房控制分站建設(shè)完成后，系統(tǒng)在試運(yùn)行階段工作穩(wěn)定可靠，能夠滿足用戶要求。1.2 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)34上世紀(jì)初，許多發(fā)達(dá)國(guó)家將自動(dòng)化控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域后，大大加快了本國(guó)

21、的工業(yè)生產(chǎn)效率，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。面對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家取得的巨大成果，我國(guó)意識(shí)到傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式會(huì)阻礙經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此 80 年代初，國(guó)內(nèi)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，同時(shí)開始自主研發(fā)該項(xiàng)技術(shù)，經(jīng)過多年的研究與實(shí)踐，國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化控制技術(shù)已日漸成熟，近年來，我國(guó)各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)逐步采用國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并取得了較好的成效。雖然國(guó)內(nèi)自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)成熟，但由于我國(guó)各區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，目前各城鎮(zhèn)的供配水和生產(chǎn)自動(dòng)化水平仍存在較大的差異，有的水廠自動(dòng)化程度很高，有的水廠自動(dòng)化程度較低，即便有一部分水廠已經(jīng)采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，但是仍存在一些不足之處，具體如下：（1（

22、資金問題是困擾許多水廠不能一步到位地建設(shè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，只能夠逐步建設(shè)和完善系統(tǒng)，因此在同一個(gè)水廠會(huì)存在不同類型和等級(jí)的控制系統(tǒng)及控制方式，便造成系統(tǒng)兼容性差、維護(hù)難等問題；（2（過去大部分水廠都采用進(jìn)口的智能檢測(cè)儀表，但由于售后服務(wù)缺失，存在儀表安裝與維護(hù)困難的問題，若在使用過程中出現(xiàn)故障，經(jīng)常無法修復(fù)，最終設(shè)備閑置，造成水廠的經(jīng)濟(jì)損失； （3（控制系統(tǒng)的監(jiān)控及通信功能不穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)無法真正有效地提高生產(chǎn)效率；（4（自來水生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，容易受到氣候、季節(jié)、地域等外界因素的影響，例如，要準(zhǔn)確地控制投藥量，不僅需要合理的控制算法，還需要長(zhǎng)期觀測(cè)該地區(qū)的水濁度變化情況，要合理地調(diào)度水資源，則

23、應(yīng)建立有效的供配水管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。提高供水公司的生產(chǎn)效率，需要建立一套具有良好的開放性、兼容性以及實(shí)用性的供水綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，這是未來的發(fā)展趨勢(shì)。該綜合系統(tǒng)一般包括企業(yè)生產(chǎn)過程的 scada 系統(tǒng)、企業(yè)現(xiàn)代化管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)抄表收費(fèi)系統(tǒng)以及供配水管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，其中企業(yè)生產(chǎn)過程的 scada 系統(tǒng)是其他系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)。近幾年，我國(guó)在供水管網(wǎng)中采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、plc 監(jiān)控技術(shù)、智能化儀表以及通訊技術(shù)建立的 scada 系統(tǒng)已經(jīng)取得較好的成效，它具有較好的穩(wěn)定性、開放性以及實(shí)用性。尤其是目前在工業(yè)控制系統(tǒng)中，廣泛采用的模塊化設(shè)計(jì)理念和現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，能夠?yàn)橛脩魳?gòu)建具有良好的開放性及兼容

24、性的 scada 系統(tǒng)，徹底解決系統(tǒng)不兼容的問題，最終幫助供水公司實(shí)現(xiàn)逐步投入資金以構(gòu)建和完善 scada 系統(tǒng)的夢(mèng)想。1.3 本文研究的主要內(nèi)容本文研究的主要內(nèi)容是：如何根據(jù)玉林市供水公司對(duì) scada 系統(tǒng)的要求及投入經(jīng)費(fèi)預(yù)算，設(shè)計(jì)和構(gòu)建一套經(jīng)濟(jì)適用的供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)。承建方根據(jù)該公司的供配水和自來水生產(chǎn)工藝流程要求，提出了一套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，在工程實(shí)施過程中，不斷地修改和完善該方案，最終為用戶成功地構(gòu)建了一個(gè)供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)。論文以該工程項(xiàng)目為案例，用六個(gè)章節(jié)詳細(xì)描述供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以供其他公司參考，各章節(jié)內(nèi)容如下：第一章：緒論本章主要介紹項(xiàng)目

25、設(shè)立的背景、意義以及本人在該項(xiàng)目中所擔(dān)任的工作，并簡(jiǎn)單分析了我國(guó)目前供水系統(tǒng)存在的問題以及今后的發(fā)展趨勢(shì)；第二章：供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本章主要介紹了玉林市供水公司對(duì) scada 系統(tǒng)的要求，并根據(jù)需求設(shè)計(jì)了供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的架構(gòu)，其中包括主站系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程終端單元系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，它為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)構(gòu)建了一個(gè)初步的框架。第三章：供水管網(wǎng) scada 主站系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)本章主要介紹了 scada 主站系統(tǒng)構(gòu)建的具體方案以及實(shí)施步驟，其內(nèi)容包括主站系統(tǒng)硬件的構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)、主站系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)軟件功能簡(jiǎn)介、系統(tǒng)軟件的界面展示與說明等內(nèi)容。第四章：供水管網(wǎng)

26、scada 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)本章主要介紹了現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中各 plc 控制分站的功能以及構(gòu)建方案等，雖然各分站的控制要求不同，但是其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方式基本相同，因此本章以取水泵房 plc 控制分站為例詳細(xì)闡述了該分站的實(shí)現(xiàn)步驟。第五章：供水管網(wǎng) scada 通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)本章主要介紹了 scada 系統(tǒng)中經(jīng)常采用的各種通信介質(zhì)、通信方式、通信協(xié)議，并針對(duì)玉林市供水公司的實(shí)際情況，描述了本系統(tǒng)在各層之間所使用的通信系統(tǒng)。 第六章：總結(jié)與展望 本章根據(jù)用戶試運(yùn)行該系統(tǒng)后的感受，對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總結(jié)，其中包括項(xiàng)目實(shí)施過程中存在的問題與解決方案、系統(tǒng)性能情況的分析等，并對(duì)今后如何優(yōu)化系統(tǒng)性能提出展望。

27、第二章 供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 供水管網(wǎng)scada系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 與開發(fā)步驟5-7隨著人民生活水平的提高及城市人口的增長(zhǎng)，人們對(duì)飲用水質(zhì)量以及供水效率的要求也隨之增高，這就迫使供水公司要不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝、擴(kuò)大供水系統(tǒng)規(guī)模、增加供水量以滿足用戶需求。盡管長(zhǎng)期以來供水公司為保證有效供水，已經(jīng)研制出一套行之有效的生產(chǎn)規(guī)程及管理方法，但是這種傳統(tǒng)模式已經(jīng)難以滿足供求關(guān)系，如果將現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)引入供水系統(tǒng)中，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供水系統(tǒng)的監(jiān)控、預(yù)測(cè)、管理以及優(yōu)化調(diào)度，保證供水公司能夠高效地產(chǎn)水及供配水。scada 系統(tǒng)相比其他的現(xiàn)代自動(dòng)化控制系統(tǒng)，具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此近年來在供水管網(wǎng)中得到廣泛

28、采用。在設(shè)計(jì)供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)前，我們首先要了解自來水的生產(chǎn)過程，一般自來水的生產(chǎn)過程見圖 2.1。水源取水凈水供配水用戶圖 2.1 自來水生產(chǎn)過程框圖fig.2.1 tap water production process diagram 從圖 2.1 可知，自來水的生產(chǎn)過程分為取水、凈水、輸水三個(gè)部分，每個(gè)過程需完成的任務(wù)是：（1） 取水過程：通過若干臺(tái)大型離心泵將所需的水量從水源抽取原水，水源可來自地下水或地表水。（2） 凈水過程：該過程在凈水廠進(jìn)行，水廠對(duì)送入的原水進(jìn)行凈化處理，以達(dá)到用水標(biāo)準(zhǔn)，其過程主要包括藥劑配置與投加、混凝、沉淀、過濾。（3） 供配水過程：包括輸水過程和配

29、水過程兩部分，輸水過程負(fù)責(zé)將原水輸送至凈水廠，配水過程負(fù)責(zé)將凈化的水通過供水管網(wǎng)配送至各用水點(diǎn)，為保證有效供水，可根據(jù)實(shí)際情況在供水管網(wǎng)中增設(shè)中途加壓站、測(cè)壓點(diǎn)，見圖 2.2。圖 2.2 自來水供配水流程圖fig.2.2 tap water supply flow在自來水生產(chǎn)過程中，以凈水廠的生產(chǎn)工藝最為復(fù)雜，其工藝流程見圖 2.3。 凈水出廠原水混凝沉淀過濾消毒圖 2.3 凈水廠工藝流程框圖fig.2.3 tap water production flow從圖 2.3 可知，凈水工藝包括混凝、沉淀、過濾和消毒四個(gè)過程，在自來水生產(chǎn)過程中引入 scada 系統(tǒng)，不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可以提高

30、自來水水質(zhì)，達(dá)到高效利用水資源的目的3。2.1.1 供水公司的需求分析玉林市供水公司的自來水生產(chǎn)的工藝流程見圖 2.4。圖 2.4 玉林市供水公司水生產(chǎn)工藝流程框圖fig.2.4 the water process of yulin city water supply company玉林市供水公司制水工藝流程見圖 2.5。圖 2.5 玉林市供水公司制水工藝流程圖fig.2.5 the water process of yulin water supply company根據(jù)圖 2.4、圖 2.5 兩幅流程圖，可將該供水公司的生產(chǎn)工藝流程歸納為五個(gè)過程：取水過程、配置與投加藥劑過程、混凝沉淀過程

31、、過濾過程及送水過程。設(shè)計(jì)供水管網(wǎng)的 scada 系統(tǒng)時(shí)，可按照這五個(gè)模塊設(shè)計(jì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與控制部分的功能：（1）取水過程：該過程是通過取水泵抽取蘇煙水庫(kù)的原水，送至配水井，在這個(gè)過程中，系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)原水流量、出廠水水位、機(jī)組電量、機(jī)組溫度，并根據(jù)中心調(diào)度室的指令監(jiān)控四臺(tái)低壓取水泵、四臺(tái)高壓取水泵、兩臺(tái)排水泵的啟停及變頻運(yùn)轉(zhuǎn)；（2）配置與投加藥劑過程：負(fù)責(zé)按照工藝要求配置適量的礬和氯，并投入礬和氯以達(dá)到混凝和消毒的目的，在該過程中，系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)原水濁度、加氯量、余氯，并需要監(jiān)控靜態(tài)管式混合器和加氯機(jī)。（3）混凝沉淀過程：負(fù)責(zé)監(jiān)控混合、絮凝、沉淀過程，在該過程中，需要監(jiān)測(cè)水流量、溫度、濁度，

32、需要監(jiān)控反沖洗流程。（4）過濾過程：通過石英砂去除水中的懸浮雜質(zhì)，澄清水，并按工藝要求定時(shí)反沖洗石英砂，在該過程中，需要監(jiān)控每個(gè)濾池鼓風(fēng)機(jī)的電流及工作時(shí)間、沖洗泵的的電流及工作時(shí)間。（5）送水過程：負(fù)責(zé)將自來水以一定的壓力和流量送入供水管網(wǎng)，并監(jiān)控供水管網(wǎng)水壓，該過程需要監(jiān)測(cè)清水池水位、濁度、余氯、水壓、流量、電機(jī)溫度、機(jī)組電量、供水管網(wǎng)水壓，并監(jiān)控六臺(tái)送水泵的啟停及變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先確定上述過程中的現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)信息以及控制信號(hào)，哪些是模擬量哪些是數(shù)字量，以及采用何種控制方式等。接著再分析和匯總供水公司各職能部門所需要的數(shù)據(jù)信息、報(bào)警界限以及控制權(quán)限，確保各職能部門能夠及時(shí)獲取所需數(shù)據(jù)信息并

33、具有對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)監(jiān)控權(quán)限，如出現(xiàn)問題，系統(tǒng)能夠及時(shí)報(bào)警。例如中心調(diào)度室需要根據(jù)供水管網(wǎng)水壓和流量信息來完成日常的自來水生產(chǎn)調(diào)度工作，scada 系統(tǒng)則應(yīng)定時(shí)為該部門提供供水管網(wǎng)水壓和流量的數(shù)據(jù)信息；中心控制室需要監(jiān)控整個(gè)制水過程以確保水質(zhì)和水量， scada 系統(tǒng)則應(yīng)為該部門提供整個(gè)凈水流程中所需實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息（如水濁度、余氯、水位等） ，并賦予其制水流程系統(tǒng)的控制權(quán)限。總之，本系統(tǒng)應(yīng)該包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能、監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)情況功能、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理功能、報(bào)警功能、生產(chǎn)調(diào)度功能，以確保供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，進(jìn)而優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)以提高生產(chǎn)效率。2.1.2 管理信息分析根據(jù)該供水公司的系統(tǒng)需求分析，本供水

34、管網(wǎng) scada 管理信息系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：（1）數(shù)據(jù)采集功能系統(tǒng)根據(jù)公司調(diào)度中心的調(diào)度生產(chǎn)要求，需要采集以下的數(shù)據(jù)信息：供水管網(wǎng)各測(cè)壓點(diǎn)的水壓、電源供電情況、耗電量、進(jìn)/出廠水量、ph 值、余氯、原水濁度、出廠水濁度、各控制閥和泵機(jī)的運(yùn)行參數(shù)等。（2）數(shù)據(jù)傳送功能將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳送到生產(chǎn)調(diào)度中心服務(wù)器，即主站系統(tǒng)服務(wù)器。（3）數(shù)據(jù)顯示以及分析功能主站系統(tǒng)將獲得的各種信息和數(shù)據(jù)，通過分析、加工，以圖表、動(dòng)畫等形象的方式顯示出來，以便于管理人員直觀地了解生產(chǎn)情況。（4）歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、分析及檢索功能根據(jù)公司各部門的信息檢索、查詢以及分析歷史數(shù)據(jù)的要求，系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

35、、查詢、分析及檢索功能。（5）報(bào)表顯示以及打印功能系統(tǒng)自動(dòng)生成各類生產(chǎn)情況的日、月和年報(bào)表，并能夠隨時(shí)打印。（6）遙控功能系統(tǒng)根據(jù)公司生產(chǎn)調(diào)度需求，允許操作人員在調(diào)度中心遙控有關(guān)水泵的啟/停。（7）報(bào)警功能如果管網(wǎng)水壓出現(xiàn)異常（不足或超限） ，或者水泵出現(xiàn)運(yùn)行異常（電壓、電流不足或過載） ，系統(tǒng)及時(shí)報(bào)警。（8）網(wǎng)絡(luò)功能將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，供其他系統(tǒng)使用。2.1.3 系統(tǒng)性能分析本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及建設(shè)當(dāng)中，應(yīng)滿足以下原則：（1）可靠性原則可靠性原則指系統(tǒng)應(yīng)具有強(qiáng)大的容錯(cuò)能力以及處理突發(fā)事件的能力，即發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或者系統(tǒng)癱瘓，同時(shí)還要保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確

36、可靠，這個(gè)原則是本系統(tǒng)最核心的原則。（2）實(shí)用性原則實(shí)用性原則指系統(tǒng)應(yīng)盡可能地滿足供配水業(yè)務(wù)需求且靈活實(shí)用，該原則體現(xiàn)在能夠便于系統(tǒng)管理、用戶應(yīng)用、數(shù)據(jù)更新以及系統(tǒng)升級(jí)等方面，同時(shí)還體現(xiàn)在具有完善的數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及靈活簡(jiǎn)便的用戶界面上，該原則是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)和最高要求。（3）經(jīng)濟(jì)性原則經(jīng)濟(jì)性原則指在保證各項(xiàng)功能完滿實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，以最好的性價(jià)比來配置系統(tǒng)的軟件和硬件，甲乙雙方共同合作，在較短時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)的建立，使系統(tǒng)盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。（4）科學(xué)性原則科學(xué)性原則指系統(tǒng)應(yīng)采用“供配水管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型”仿真和優(yōu)化供水管網(wǎng)，因此在設(shè)計(jì)與開發(fā)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)以“軟件工程”的思想及

37、方法來構(gòu)建該系統(tǒng)，從而保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)性和合理性。（5）開放性原則開放性原則指系統(tǒng)應(yīng)具有強(qiáng)大的兼容性及拓展性，若開發(fā)系統(tǒng)軟件時(shí)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和控件技術(shù)，今后能方便地重構(gòu)和搭建系統(tǒng)，同時(shí)也便于系統(tǒng)不斷地?cái)U(kuò)充和完善。（6）完備性原則完備性原則指系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)應(yīng)是全面的、完整的，且能夠最大限度地滿足系統(tǒng)各項(xiàng)功能的需要。（7）規(guī)范性原則規(guī)范性原則指系統(tǒng)各項(xiàng)功能應(yīng)符合供水公司供配水管網(wǎng)的管理要求，信息編碼應(yīng)遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方或國(guó)家頒布實(shí)施的規(guī)范。（8）可操作性原則可操作性原則指系統(tǒng)應(yīng)有良好的用戶界面，用戶操作簡(jiǎn)便、易學(xué)易懂、靈活且符合供水行業(yè)的實(shí)際工作模式。（9）先進(jìn)性原則先進(jìn)性原則體現(xiàn)在設(shè)計(jì)系

38、統(tǒng)和硬件配置時(shí)，應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)今后的發(fā)展和升級(jí)，讓系統(tǒng)具備一定的擴(kuò)展能力，盡量采用先進(jìn)的應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)。2.1.4系統(tǒng)的開發(fā)步驟本供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的開發(fā)將分為可行性研究分析、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)測(cè)試和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)六個(gè)階段進(jìn)行，開發(fā)系統(tǒng)時(shí)不完全按照這六個(gè)階段的先后順序直線進(jìn)行，而是發(fā)現(xiàn)一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者存在不足之處時(shí)，都要回到相應(yīng)的階段進(jìn)行修改和完善，直至 scada 系統(tǒng)竣工驗(yàn)收完畢。scada 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟流程見圖 2.6。圖 2.6 scada 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟流程圖fig.2.6 the design and development of scada

39、system2.2 供水管網(wǎng)scada系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1 scada 系統(tǒng)的構(gòu)成在供水管網(wǎng)中引入 scada 系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)有效地對(duì)供水過程進(jìn)行監(jiān)控與管理，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖 2.7。圖 2.7 scada 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖fig.2.7 the structure of scada system從圖 2.7 中可知，scada 系統(tǒng)主要包含三部分：第一部分是主站系統(tǒng)（上位機(jī)） ，包括管理層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析層及 scada 監(jiān)控層，負(fù)責(zé)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)；第二部分是現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)（下位機(jī)） ，負(fù)責(zé)采集相關(guān)數(shù)據(jù)（如管網(wǎng)水壓情況等） ，以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如水泵）的控制；第三個(gè)部分通信網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)主站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的

40、通信，現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的通信，以及主站系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)之間的通信。雖然 scada 系統(tǒng)的這三個(gè)組成部分功能不同，但是在 scada 系統(tǒng)中采用的“集中管理、分散控制”的構(gòu)思，保證了各系統(tǒng)能夠獨(dú)立運(yùn)行，并具有較強(qiáng)的安全性。因此，這三者有效的集成構(gòu)成了具有強(qiáng)大功能的 scada 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)供水過程的有效監(jiān)控3。2.2.2 scada 系統(tǒng)的主站系統(tǒng)設(shè)計(jì)scada 系統(tǒng)的主站系統(tǒng)一般包括硬件系統(tǒng)部分及軟件系統(tǒng)部分。1、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)包括由計(jì)算機(jī)組成的工程師工作站、管理者工作站、操作員工作站、web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、通訊前置系統(tǒng)等。各部分的功能如下：（1）工程師工作站：負(fù)責(zé)組

41、態(tài)制作及系統(tǒng)的維護(hù)工作；（2）管理員工作站：負(fù)責(zé)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度管理，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行；（3）監(jiān)控工作站：負(fù)責(zé)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程，為生產(chǎn)調(diào)度中心提供現(xiàn)場(chǎng)信息，并根據(jù)調(diào)度指令控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；（4）web 服務(wù)器：提供網(wǎng)上信息瀏覽服務(wù)；（5）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：保存歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的服務(wù)器；（6）通訊前置系統(tǒng)：主要用于解析各種不同的通訊協(xié)議，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和處理，包括計(jì)算機(jī)、monden、串口、網(wǎng)絡(luò)接口、防雷設(shè)備、機(jī)架等；（7）附屬設(shè)備：包括投影儀、投影幕、打印機(jī)等。2、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā) scada 軟件系統(tǒng)常用的系統(tǒng)平臺(tái)及工具有：windows、unix、linux 操作系統(tǒng)平臺(tái)，oracle、sybase、

42、sql server 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，vb、vc+開發(fā)語言。本 scada 軟件系統(tǒng)的開發(fā)基于 windows 操作系統(tǒng)平臺(tái)，采用 vb.net 進(jìn)行前臺(tái)開發(fā)，sol server 進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)維護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)及優(yōu)化算法，并具有人機(jī)對(duì)話環(huán)境、精致的動(dòng)態(tài)圖形界面。 scada 主站的軟件管理系統(tǒng)按功能分為 8 個(gè)管理子系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖 2.8 所示。圖 2.8 scada 主站的軟件管理系統(tǒng)框圖fig.2.8 the structure of scada software 2.2.3 scada 系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)scada 系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)一般由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站、plc 控制分站及通訊網(wǎng)絡(luò)三部分

43、所組成，該系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)包括以上三部分，plc 控制分站在整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，其性能將直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)流程如圖 2.9 所示。地形圖庫(kù)管理子系統(tǒng)管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)管網(wǎng)報(bào)警管理子系統(tǒng)管網(wǎng)事故處理子系統(tǒng)管網(wǎng)維護(hù)管理子系統(tǒng)管網(wǎng)通訊管理子系統(tǒng)管網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)scada 主站軟件管理系統(tǒng)圖 2.9 scada 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng) plc 控制站設(shè)計(jì)流程框圖fig.2.9 the plc design flow of scada system 在設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)時(shí)，必須考慮以下三個(gè)方面：一，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；二，投入資金有效合理；三，在滿足以上兩個(gè)條件的前提下，

44、應(yīng)具有一定的前瞻性，今后若生產(chǎn)工藝發(fā)生改變，plc 控制分站應(yīng)有一定的拓展空間，因此 plc 控制分站的設(shè)備選型非常重要。2.2.4 scada 系統(tǒng)的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)在 scada 系統(tǒng)中極為重要，它可以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)可靠傳輸以及控制命令的準(zhǔn)確傳達(dá)。一個(gè)大中型的 scada 系統(tǒng)一般包含多層次的通信網(wǎng)絡(luò)，且通信形式多種多樣。對(duì)于本 scada 系統(tǒng)而言，應(yīng)根據(jù)該供水公司的實(shí)際情況選用合適的通信方式，例如，該供水公司各管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)地域分散，因此需要采用無線通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)水壓；現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)需測(cè)試的數(shù)據(jù)信息和控制設(shè)備類型多樣，則采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式；控制中心與現(xiàn)場(chǎng)控制站點(diǎn)之間采用有線通

45、信方式；控制中心內(nèi)部采用以太網(wǎng)通信方式。2.2.5 scada 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端單元系統(tǒng)設(shè)計(jì)scada 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端單元系統(tǒng)包括各類檢測(cè)儀表和執(zhí)行設(shè)備，如 pac、智能儀表、可編程邏輯控制器 plc、遠(yuǎn)程終端設(shè)備 rtu 等，它從屬于現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)中起著重要作用，它可以完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息的采集以及現(xiàn)場(chǎng)電控設(shè)備的控制等。2.3 本章小結(jié)本章詳細(xì)說明了玉林市供水公司供配水調(diào)度以及水生產(chǎn)的工藝流程，針對(duì)該公司實(shí)際情況進(jìn)行供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的需求分析，并根據(jù)需求設(shè)計(jì)了一套經(jīng)濟(jì)適用的供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)的架構(gòu)，其中包括主站系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、遠(yuǎn)程終端單元系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)方案

46、，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)做好準(zhǔn)備工作。第三章 供水管網(wǎng) scada 主站系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)3.1 scada主站系統(tǒng)硬件構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定、可靠且有效地運(yùn)行，最基礎(chǔ)的條件是要保證系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定的硬件設(shè)施，因此在設(shè)計(jì) scada 主站系統(tǒng)的軟件部分之前，我們應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的需求，以及用戶的資金預(yù)算，購(gòu)置性價(jià)比較為合理的硬件設(shè)備。一般scada 主站系統(tǒng)的硬件部分包括通訊前置系統(tǒng)、工程師工作站、管理者工作站、操作員工作站、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、web 服務(wù)器七個(gè)部分。本供水管網(wǎng)scada 主站系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)見圖 3.1。圖 3.1 供水管網(wǎng) scada 主站系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

47、圖fig.3.1 the hardware structure of water supply scada master station system 當(dāng) scada 系統(tǒng)應(yīng)用在不同的工業(yè)領(lǐng)域時(shí)，對(duì)硬件設(shè)備的性能要求也各不相同。因此，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)用戶的實(shí)際情況，配置適合當(dāng)前系統(tǒng)需求且具有一定擴(kuò)展性的硬件設(shè)備，不需要一味地追求高性能配置。供水管網(wǎng) scada 主站系統(tǒng)的硬件選擇原則及其配置情況如下：1通訊前置系統(tǒng)8通訊前置系統(tǒng)是 scada 主站系統(tǒng)的通信樞紐，一般包括前置計(jì)算機(jī)、moden 池或串口池、網(wǎng)絡(luò)接口、防雷措施及機(jī)架，它主要負(fù)責(zé)各種不同規(guī)約的解析、通訊接口數(shù)據(jù)的處理等，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)

48、動(dòng)系統(tǒng)的連接、站級(jí)計(jì)算機(jī)的連接及站內(nèi)信息的采集等功能。通訊前置系統(tǒng)必須具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力、實(shí)時(shí)性及低功耗等性能，研華udo-2170 是一款高性能的通用網(wǎng)絡(luò)控制器，可以滿足以上性能要求。本系統(tǒng)采用兩臺(tái)研華 udo-2170 通用網(wǎng)絡(luò)控制器作為主/備通訊前置機(jī)，以構(gòu)建實(shí)時(shí)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2工程師工作站工程師工作站主要負(fù)責(zé)制作組態(tài)畫面以及維護(hù)系統(tǒng)等工作，因此硬件要求具有較強(qiáng)圖像處理能力，一般由若干計(jì)算機(jī)構(gòu)成，可根據(jù)實(shí)際需要選擇計(jì)算機(jī)的臺(tái)數(shù)。本系統(tǒng)的工程師工作站由 2 臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成，一備一用，它們之間可以相互通訊，采用的是聯(lián)想揚(yáng)天 a6880f c2d e7500 2g500rh(xp)q 型

49、號(hào)的計(jì)算機(jī)。3管理員工作站生產(chǎn)調(diào)度中心的管理員負(fù)責(zé)監(jiān)控整個(gè)供水管網(wǎng)，實(shí)時(shí)通報(bào)生產(chǎn)及管網(wǎng)運(yùn)行情況，并制定調(diào)度方案，以保證有效可靠地為用戶供水，發(fā)生突發(fā)事件時(shí)要協(xié)助各相關(guān)部門迅速制定處理方案。因此管理員工作站應(yīng)具有系統(tǒng)畫面監(jiān)控、報(bào)警及處理等功能，硬件要求具有快速而穩(wěn)定的事件處理能力。本系統(tǒng)的管理員工作站由 2 臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成，它們之間可以實(shí)現(xiàn)互相通訊，采用聯(lián)想揚(yáng)天 a4600k pdc e5500 2g500dh(w7b)型號(hào)的計(jì)算機(jī)。4操作員工作站操作員工作站負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)自來水生產(chǎn)過程的情況，它依據(jù)生產(chǎn)調(diào)度工作站發(fā)出的命令來控制生產(chǎn)過程中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此硬件要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)且運(yùn)

50、行穩(wěn)定。監(jiān)控工作站一般可以僅由一臺(tái)服務(wù)器和若干顯示屏構(gòu)成，服務(wù)器負(fù)責(zé)接收管理員工作站發(fā)出的指令以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)出控制命令，其余的顯示屏只需要顯示各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作情況的組態(tài)畫面或者視頻畫面即可。本系統(tǒng)的監(jiān)控站由一臺(tái)服務(wù)器和 2 臺(tái) 19 寸顯示器構(gòu)成，服務(wù)器采用聯(lián)想 thinkstation e20 4222dc2 型號(hào)的服務(wù)器。5實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與實(shí)時(shí)處理技術(shù)的結(jié)合，它在 scada 系統(tǒng)中主要用于生產(chǎn)過程的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)及監(jiān)控，它幫助用戶完成現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與存儲(chǔ)，并通過畫面形式反映當(dāng)前的生產(chǎn)情況，為用戶提供準(zhǔn)確清晰的操作畫面，這樣既能夠消除企業(yè)管理與生產(chǎn)過程控

51、制之間的鴻溝，又為企業(yè)上層應(yīng)用軟件的信息挖掘提供了有效的數(shù)據(jù)來源。供水公司的生產(chǎn)管理者要及時(shí)了解生產(chǎn)情況，因此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)必須提供與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況同步的監(jiān)控畫面，并要求系統(tǒng)具有高效的查詢功能，以便于決策者快速地做出正確判斷和決策，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。由此可見，scada 系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)具備實(shí)時(shí)、可靠及穩(wěn)定的特性，要滿足這些特性就要求系統(tǒng)硬件具有較大的內(nèi)存容量和較快的存儲(chǔ)速度。本系統(tǒng)配置硬件時(shí)優(yōu)先考慮以上因素，盡量選取性價(jià)比較高的硬件設(shè)備，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用聯(lián)想 d20 415538c 型號(hào)的服務(wù)器。6歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器歷史數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)生產(chǎn)過程中的歷史數(shù)據(jù)，這些

52、歷史數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)來說極有價(jià)值，多年的管理經(jīng)驗(yàn)告訴我們，要改進(jìn)生產(chǎn)工藝并合理生產(chǎn)調(diào)度則需要在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)地統(tǒng)計(jì)、分析和建模，最終形成更為行之有效的生產(chǎn)管理流程。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)信息，因此需要具備大容量的存儲(chǔ)空間，本系統(tǒng)采用聯(lián)想 d20 415538c 大客戶機(jī)型服務(wù)器。7. web 服務(wù)器web 服務(wù)器負(fù)責(zé)為用戶提供網(wǎng)上信息瀏覽服務(wù)，是多媒體信息查詢工具。由于生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此，供水公司各部門要查看目前的生產(chǎn)過程情況，則需要通過 web 服務(wù)器。本系統(tǒng)的 web 服務(wù)器采用聯(lián)想 thinkstation e20 4220a17 型號(hào)的服務(wù)器。

53、3.2 scada系統(tǒng)軟件構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)3.2.1 開發(fā)工具的選用與介紹1. visual basic.net910visual basic.net 是 microsoft 公司推出的 visual basic 最新版本，它具有操作簡(jiǎn)單、易學(xué)和易用的特點(diǎn)，同時(shí)增加了新的組件并增強(qiáng)了面向?qū)ο蟮奶匦裕?實(shí)用性強(qiáng)。它支持多種編程語言，開發(fā)人員可以根據(jù)實(shí)際需要自由選擇 c#、visual c+或 visual basic.net 語言，這樣既可以發(fā)揮各種語言的特有優(yōu)勢(shì)，還可以減少企業(yè)培訓(xùn)開發(fā)人員的費(fèi)用。因此，visual basic.net 以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)占據(jù)了軟件開發(fā)市場(chǎng)。2. sql server 2

54、00811sql 稱為結(jié)構(gòu)化查詢語言，是一種數(shù)據(jù)查詢和程序設(shè)計(jì)語言，用于存取數(shù)據(jù)以及查詢、更新和管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)，得到廣泛應(yīng)用。sql server 是專用于開發(fā)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的大型管理軟件，該軟件允許在 microsoft .net開發(fā)環(huán)境中，使用 sql 語言開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)。sql server 2008 是至今為止最全面和最強(qiáng)大的 sql server 版本，它為開發(fā)人員提供了一系列豐富的集成服務(wù)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行查詢、搜索、分析、同步及報(bào)告之類的操作，由 sql 開發(fā)的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在各類設(shè)備上。3.2.2 系統(tǒng)軟件的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)121. 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)根據(jù)供水公司的

55、需求，構(gòu)建的供水管網(wǎng) scada 軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見圖 3.2。圖 3.2 scada 軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖fig.3.2 the structure of scada software system 供水管網(wǎng) scada 系統(tǒng)是建立在管網(wǎng)壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、plc 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及 gis 地理信息系統(tǒng)之上的管理系統(tǒng)，它包括地形圖管理子系統(tǒng)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、管網(wǎng)報(bào)警子系統(tǒng)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)警子系統(tǒng)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、管網(wǎng)維護(hù)子系統(tǒng)、管網(wǎng)通信子系統(tǒng)和生產(chǎn)調(diào)度管理子系統(tǒng)，其中生產(chǎn)調(diào)度管理子系統(tǒng)需要對(duì)供水公司供水管網(wǎng)進(jìn)行歷史分析，以建立“供配水管網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)” 。2scada 管理子

56、系統(tǒng)功能描述（1）地形圖庫(kù)管理子系統(tǒng)地形圖庫(kù)管理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)開發(fā) scada 系統(tǒng)的監(jiān)控界面，開發(fā)人員可以利用該系統(tǒng)建立地形圖庫(kù)，亦可將所需數(shù)據(jù)信息以圖形、報(bào)表等直觀方式呈現(xiàn)給管理人員，對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的工作情況以及生產(chǎn)調(diào)度情況實(shí)時(shí)監(jiān)控。在該系統(tǒng)中，管理人員有權(quán)輸入并編輯圖形和數(shù)據(jù)信息，并可以檢索、查詢、比較相關(guān)數(shù)據(jù)信息，最終達(dá)到全面了解和詳細(xì)分析管網(wǎng)信息的目的。（2）管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。實(shí)瀏覽器 1pc1瀏覽器 n瀏覽器 2pcnpc2歷史數(shù)據(jù)庫(kù)scada 管理系統(tǒng) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)gis 地理信息系統(tǒng)web 服務(wù)器 數(shù)據(jù)服務(wù)器管網(wǎng)壓

57、力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)plc 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)信息，以方便管理人員隨時(shí)可以掌握實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；歷史數(shù)據(jù)庫(kù)主要負(fù)責(zé)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、查詢及分析工作，以幫助管理人員了解及分析過去的工作情況；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)主要負(fù)責(zé)建立相關(guān)數(shù)據(jù)信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。 （3）管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、傳輸及處理三個(gè)子系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)信息的采集、傳輸、顯示、分析、打印等。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集控制中心所需的數(shù)據(jù)信息，例如管網(wǎng)水壓信息、水泵的運(yùn)行參數(shù)、能耗、進(jìn)出水量、ph 值、余氯、濁度等；數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳送給控制中心，可采用有線或無線方

58、式；數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將獲取到的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析以及加工，以形象、生動(dòng)、直觀的方式呈現(xiàn)給控制中心，以幫助管理人員監(jiān)控遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，管理人員也可根據(jù)需要可以將數(shù)據(jù)信息以圖形或報(bào)表的方式打印存檔。（4）管網(wǎng)報(bào)警子系統(tǒng)報(bào)警子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)監(jiān)控水泵運(yùn)行情況及水壓是否正常，若水泵電壓、電流出現(xiàn)不足或過載、水壓不足或超限的情況，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)報(bào)警。（5）管網(wǎng)事故處理子系統(tǒng)管網(wǎng)事故處理子系統(tǒng)包括火災(zāi)事故處理及爆管事故處理兩個(gè)模塊。在城市突發(fā)火災(zāi)情況下，火災(zāi)事故處理模塊能夠幫助消防部門尋找到距離失火點(diǎn)最近且可用的消防栓；若供水管網(wǎng)出現(xiàn)突發(fā)爆管漏水事故時(shí)，爆管事故處理模塊能夠根據(jù)爆管點(diǎn)位置制定出有效的處理方

59、案，輔助管理人員排除故障。（6）管網(wǎng)維護(hù)子系統(tǒng)管網(wǎng)維護(hù)子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)軟硬件的正常運(yùn)行，以保證系統(tǒng)的正常工作。（7）管網(wǎng)通信子系統(tǒng)管網(wǎng)通信子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸給控制中心服務(wù)器，以供其他系統(tǒng)使用。（8）管網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)利用數(shù)學(xué)模型對(duì)供水管網(wǎng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以合理調(diào)度各個(gè)水泵站的水泵組，最終達(dá)到科學(xué)有效調(diào)度水資源的目的，系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立一般基于供水公司的歷史管理數(shù)據(jù)。3系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)的主站軟件采用“模塊化” 設(shè)計(jì)方案，即以功能塊為單位進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)，這樣的軟件具有較強(qiáng)的獨(dú)立性、復(fù)制性和可讀性，使程序設(shè)計(jì)、調(diào)試及維護(hù)更加簡(jiǎn)單化，大大降低了程序的復(fù)雜性

60、。scada 管理系統(tǒng)的各級(jí)菜單按照模塊的功能進(jìn)行劃分，玉林市自來水公司 scada 主站軟件系統(tǒng)的一級(jí)菜單結(jié)構(gòu)框見圖 3.3。圖 3.3 scada 主站系統(tǒng)一級(jí)菜單框圖fig.3.3 the structure of scada master station system main menu在一級(jí)菜單中，數(shù)據(jù)通訊管理自成一個(gè)子系統(tǒng)，內(nèi)分若干模塊，負(fù)責(zé)管理各種測(cè)量設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通訊，該子系統(tǒng)由時(shí)鐘控制各個(gè)模塊周期循環(huán)工作，無需人工操作，沒有用戶界面和用戶菜單，數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)時(shí)，由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)短缺情況，在下一周期自動(dòng)進(jìn)行，無需人工操作。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理菜單采用按鈕啟動(dòng)，不列入一級(jí)菜單，各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)