基于PLC的供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的研究碩士學位畢業(yè)論文

1、工程碩士學位論文基于PLC的供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的研究論文作者簽名：導師簽名：年月日廣西大學學位論文原創(chuàng)性聲明和學位論文使用授權說明學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明：所呈交的學位論文是在導師指導下完成的，研究工作所取得的成果和相關知識產(chǎn)權屬廣西大學所有。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位而使用過的內(nèi)容。對本文的研究工作提供過重要幫助的個人和集體，均已在論文中明確說明并致謝。論文作者簽名：年月日學位論文使用授權說明本人完全了解廣西大學關于收集、保存、使用學位論文的規(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內(nèi)容；按照學校要求提交學

2、位論文的印刷本和電子版本；學校有權保存學位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。即時發(fā)布請選擇發(fā)布時間：保密論文需注明，并在解密后遵守此規(guī)定） III基于PLC的供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的研究摘要SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition,監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)是集計算機技術、通信技術、自動控制技術為一體的現(xiàn)代信息技術,具有遙信、遙測、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用于我國的各個領域,尤其是工業(yè)生產(chǎn)領域。隨

3、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研究對象,針對該公司的實際情況以及需求,設計并構建了一個基于PLC的供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)。該系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)三部分組成,主站系統(tǒng)通過遠程終端設備RTU以及GPRS網(wǎng)絡,能夠有效地對供水管網(wǎng)水壓進行實時監(jiān)測,并能夠為管理人員進行科學調(diào)度水資源提供可靠方案?，F(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)則采用德國西門

4、子公司的S7系列PLC來構建，它能夠監(jiān)測該供水公司的整個自來水處理過程，并根據(jù)工藝要求對電氣設備進行自動化控制。通訊系統(tǒng)采用因特網(wǎng)、GPRS無線網(wǎng)絡、現(xiàn)場控制總線等多種通訊方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸。本論文詳細闡述了玉林市自來水公司SCADA系統(tǒng)的設計方案及實施步驟，對其他供水公司建立供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)具有一定的借鑒意義。該系統(tǒng)在試運行過程中穩(wěn)定可靠，有效地提高了供水公司的生產(chǎn)效率，達到有效合理利用水資源的目的。關鍵詞:SCADA系統(tǒng)PLCGPRS網(wǎng)絡RTUReserchofWaterPipeNetworkSCADASystemBasedonPLCAbstractSCADA(Superviso

5、ryControlAndAcquisition)Systemisanewinformationsciences,whichissupportedbycomputertechnology,communicationtechnologyandautomatictechnology.Withtheusedoftelecommand,teleadjusting,teleindicationandtelemeteringintheSCADASysterm,theproductioninproveeffectively.Soinrencentyears,SCADASystermhasbeenwidelya

6、ppliedinmanyfieldsofourcountry,especiallytheindustialproductionfield.Alongwiththeincreasingofpopulationinthecity,thetrationalwatersupplysystemhasfaildtomeetthedemandsofthepeopleandthefactories.IftheSCADASystemusedinwatersupplynetwork,itcanimprovethemanagementlevelandsatisfythedemandsofwater.Thispape

7、ristalkingabouthowtobuiltaSCADASystemintheYulinwatersupplycompany.Itcontainsthreeparts,whichisthemasterstationsystem,thePLCcontrolsystemandthecomunicationsystem.Thefirstismasterstationsystem,itcangettheinformationofthewaternetworkthroughRTUandGPRSnetwork，anditalsocanhelpthemanagermakingtherightdecit

8、ionsofwatersupply.ThesecondisPLCcontrolsystem,itletthemanagerknowsthewholewaterproductionprocessdirectlyandvividly,anditalsocancontroltheequipmentautomaticallybyPLC.Thelastiscomunicationsystem,itcontainstheInternet,GPRSwirelessnetworkandprofibus,itcanhelpthesystemtotransmitinformation.Thissystemruns

9、stablyandeffectivelyintheYlinwanter-supplycompany.Maybethispapercanhelptheotherwater-supplycompanieswhichwanttouseSCADASystem.Keyword：SCADASystemPLCGPRSNetworkRTU VI III目錄TOC o 1-5 h z摘要I HYPERLINK l bookmark12 ABSTRACTII HYPERLINK l bookmark16 第一章緒論1 HYPERLINK l bookmark18 項目的背景及意義1 HYPERLINK l boo

10、kmark20 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢2 HYPERLINK l bookmark22 研究的主要內(nèi)容3 HYPERLINK l bookmark24 第二章供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的設計4 HYPERLINK l bookmark26 2.1供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的設計與開發(fā)步驟4供水公司的需求分析錯誤！未定義書簽。管理信息分析錯誤！未定義書簽。系統(tǒng)性能分析錯誤！未定義書簽。系統(tǒng)的開發(fā)步驟2.2供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的架構設計錯誤！未定義書簽。SCADA系統(tǒng)的構成錯誤！未定義書簽。SCADA系統(tǒng)的主站系統(tǒng)設計錯誤！未定義書簽。SCADA系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計錯誤！未定義書簽。SCADA系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)設

11、計錯誤！未定義書簽。SCADA系統(tǒng)的遠程終端單元系統(tǒng)設計錯誤！未定義書簽。2.3本章小結錯誤！未定義書簽。第三章供水管網(wǎng)SCADA主站系統(tǒng)的實現(xiàn)錯誤！未定義書簽。3.1SCADA系統(tǒng)硬件構成及實現(xiàn)錯誤！未定義書簽。通訊前置系統(tǒng)工程師工作站生產(chǎn)調(diào)度工作站監(jiān)控工作站實時數(shù)據(jù)庫服務器歷史數(shù)據(jù)庫服務器WEB服務器3.2SCADA系統(tǒng)軟件構成及實現(xiàn)錯誤！未定義書簽。開發(fā)工具的選用與介紹系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構建與實現(xiàn)系統(tǒng)界面設計與功能的實現(xiàn)系統(tǒng)安全性的設計與實現(xiàn)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試3.3本章小結錯誤！未定義書簽。第四章供水管網(wǎng)SCADA控制系統(tǒng)的實現(xiàn)錯誤！未定義書簽STEP7編程軟件簡介及設備選型錯誤！未定義書簽ST

12、EP7編程軟件簡介錯誤！未定義書簽4.1.2設備選型錯誤！未定義書簽4.2PLC控制站功能的實現(xiàn)錯誤！未定義書簽供水管網(wǎng)PLC控制站功能錯誤！未定義書簽4.2.2PLC控制站硬件電路設計錯誤！未定義書簽。模塊化編程錯誤！未定義書簽PLC控制站程序設計流程與分析錯誤！未定義書簽。本章小結錯誤！未定義書簽第五章供水管網(wǎng)SCADA通訊系統(tǒng)的實現(xiàn)錯誤！未定義書簽。有線系統(tǒng)的實現(xiàn)錯誤！未定義書簽無線系統(tǒng)的實現(xiàn)錯誤！未定義書簽網(wǎng)絡系統(tǒng)的實現(xiàn)錯誤！未定義書簽本章小結錯誤！未定義書簽第六章供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)遠程終端單元的實現(xiàn)錯誤！未定義書簽。遠程信號錯誤！未定義書簽遠程測量錯誤！未定義書簽遠程命令錯誤！未

13、定義書簽遠程調(diào)節(jié)錯誤！未定義書簽本章小結錯誤！未定義書簽第七章總結及展望錯誤！總結錯誤展望錯誤參考文獻錯誤致謝錯誤未定義書簽。未定義書簽未定義書簽未定義書簽未定義書簽未定義書簽攻讀學位期間發(fā)表的學術論文錯誤！廣西大學工程碩士學位論文基于PLC的供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的研究 第一章緒論項目的背景及意義水是自然界一切生命賴以生存的不可替代的物質(zhì)，也是社會發(fā)展不可缺少的重要資源。而隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展以及人口的日益增加，目前我國水資源的供需矛盾日益突顯。據(jù)對全國640個城市的調(diào)查研究表明，我國每年缺水的城市高達300多個，其中嚴重缺水的城市達114個，日缺水1600萬噸，每年因缺水造成的直接經(jīng)濟損

14、失達2000億元。因此，如何高效地利用及分配水資源，以解決城市經(jīng)濟發(fā)展的需求并滿足人民生活的需要是城市供水公司需要迫切解決的問題。隨著城市的日漸擴大以及人口的逐步增加，城市供水公司傳統(tǒng)的管理模式即人工管理模式，已經(jīng)無法實現(xiàn)高效管理水資源，以滿足提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗的要求。因此，城市供水公司今后采用現(xiàn)代信息技術實現(xiàn)高效管理水資源是必然趨勢。SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition，監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)，是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，它可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、測量、各類信號報警、設備控制以及參數(shù)調(diào)節(jié)等各項

15、功能。將SCADA應用于供水系統(tǒng)可以高效地解決水資源的供需問題，它可以實時監(jiān)測與分析配水全過程主要設備的運行情況和運行參數(shù)，輔助給水調(diào)度人員及時掌握水資源、各凈水廠送水量、配水管網(wǎng)特征點的運行狀態(tài)，并提出調(diào)度控制依據(jù)或?qū)嵤﹨⒖挤桨?，管理人員可以根據(jù)預定配水需求計劃方案進行生產(chǎn)調(diào)度?；赟CADA系統(tǒng)的優(yōu)勢，目前國內(nèi)大中型城市供水公司已經(jīng)普遍采用SCADA系統(tǒng)管理供水系統(tǒng)提高供水效率。本人在該項目中主要負責SCADA現(xiàn)場控制系統(tǒng)中的取水泵房分站的設計與實施工作，該部分的工作內(nèi)容包括對控制站點進行需求分析、制定電氣控制方案、配置PLC硬件設備、分配I/O地址、設計電氣線路、根據(jù)控制要求設計和調(diào)試P

16、LC程序、制作控制站點組態(tài)軟件、現(xiàn)場安裝與調(diào)試和整理技術文件。取水泵房控制分站建設完成后，在試運行期間工作正常。1.2研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代科學技術的進步，發(fā)達國家早已將現(xiàn)代化信息技術引入工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，并取得了較快的發(fā)展。在我國經(jīng)濟建設飛速發(fā)展的今天，用現(xiàn)代信息技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)并大力倡導工業(yè)自動化，已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。但是，由于我國各區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的不平衡，目前各城鎮(zhèn)的供配水自動化水平差異較大，一些發(fā)達城鎮(zhèn)的大型水廠，其自動化程度很高，但是一些小城鎮(zhèn)的水廠，尤其是落后地區(qū)的小型水廠，其自動化程度較低，甚至是空白。雖然有部分水廠已經(jīng)采用自動化控制系統(tǒng)，但是仍存在一些不足之處，具體如下

17、：（1）由于資金問題，許多水廠不能一步到位地建設自動化控制系統(tǒng)，只能夠逐步建設和完善系統(tǒng)，因此在同一個水廠會存在不同類型和等級的控制系統(tǒng)及控制方式，便造成系統(tǒng)兼容性差、維護難等問題；（2）過去大部分水廠都采用進口的智能檢測儀表，但是存在安裝難、維護難等問題，若在使用過程中出現(xiàn)故障，經(jīng)常無法修復，最終造成經(jīng)濟損失；（3）由于控制系統(tǒng)的監(jiān)控以及通訊功能存在極大不足，系統(tǒng)無法真正有效地提高生產(chǎn)效率；（4）由于水生產(chǎn)工藝較為復雜，容易受到氣候、季節(jié)、地域等外界因素的影響，例如，要準確地控制投藥量，不僅需要合理的控制算法，還需要長期觀測該地區(qū)的水濁度變化情況，要合理地調(diào)度水資源，則應建立合理的供配水管網(wǎng)

18、系統(tǒng)數(shù)學模型。因此，要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、兼容性以及實用性的供水綜合自動化系統(tǒng)，這是未來的發(fā)展趨勢。該綜合系統(tǒng)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)絡自動抄表收費系統(tǒng)以及供配水管網(wǎng)數(shù)學模型系統(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。近年來我國在供水管網(wǎng)中采用計算機技術、PLC監(jiān)控技術、智能化儀表以及通訊技術建立的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計理念和現(xiàn)場總線控制技術，能夠構建具有良好的開放性及兼容性的SCADA系統(tǒng)，徹底解決系統(tǒng)不兼容的問題

19、，最終讓供水公司實現(xiàn)了逐步投入資金建設SCADA系統(tǒng)的構想。1.3本文研究的主要內(nèi)容本文將用七個章節(jié)來詳細闡述供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，各章節(jié)內(nèi)容如下：第一章：緒論本章主要介紹項目設立的背景、意義以及本人在該項目中所擔任的工作，并簡單分析了我國目前供水系統(tǒng)存在的問題以及今后的發(fā)展趨勢；第二章：供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的設計本章主要介紹了玉林市供水公司對SCADA系統(tǒng)的要求，并根據(jù)需求設計了供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的架構，其中包括主站系統(tǒng)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、遠程終端單元系統(tǒng)的架構設計方案，它為系統(tǒng)的實現(xiàn)構建了一個初步的框架。第三章：供水管網(wǎng)SCADA主站系統(tǒng)的實現(xiàn)本章主要介紹了SCA

20、DA主站系統(tǒng)構建的具體方案以及步驟，其內(nèi)容包括主站系統(tǒng)硬件的構成及實現(xiàn)、主站系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn)、系統(tǒng)軟件功能簡介、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)SCADA現(xiàn)場控制系統(tǒng)的實現(xiàn)本章主要介紹了現(xiàn)場控制系統(tǒng)中各PLC控制分站的功能以及構建方案等，雖然各分站的控制要求不同，但是其設計與實現(xiàn)方式基本相同，因此本章以取水泵房PLC控制分站為例詳細闡述了該分站的實現(xiàn)步驟。第五章：供水管網(wǎng)SCADA通訊系統(tǒng)的實現(xiàn)本章主要介紹了SCADA系統(tǒng)中所采用的通訊介質(zhì)、通訊方式、通訊協(xié)議以及不同通訊系統(tǒng)構建方法。第六章：供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)遠程終端單元的實現(xiàn)本章主要介紹了SCADA系統(tǒng)需要遠程采集和

21、測量的信號數(shù)據(jù)以及控制命令等，并簡單介紹了系統(tǒng)所采用的檢測儀表與電控設備。第七章總結與展望本章根據(jù)用戶試運行該系統(tǒng)后的感受，對本項目進行了簡單的總結，其中包括項目實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，并對今后如何優(yōu)化系統(tǒng)性能提出展望。第二章供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的設計2.1供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的設計與開發(fā)步驟隨著社會的進步，城鎮(zhèn)人口逐漸增多，人民生活水平逐步提高，人們對飲用水質(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生產(chǎn)工藝、擴大供水系統(tǒng)規(guī)模、增加供水量以滿足用戶需求。雖然，長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

22、傳統(tǒng)模式已經(jīng)難以滿足供求關系，如果將現(xiàn)代自動化控制技術引入供水系統(tǒng)中，則可以實現(xiàn)對整個供水系統(tǒng)的監(jiān)控、預測、管理以及優(yōu)化調(diào)度，保證供水公司能夠高效地產(chǎn)水及供水。近年來，SCADA系統(tǒng)在供水管網(wǎng)中得到廣泛采用，相比其他的現(xiàn)代自動化化控制系統(tǒng)，它具有明顯優(yōu)勢。在設計供水管網(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)過程如圖2.1所示。水源取水凈水輸配水用戶圖2.1自來水生產(chǎn)過程框圖由上圖可知，自來水的生產(chǎn)過程分為取水、凈水、輸水三個部分，每個過程需完成的任務是：（1）取水過程：通過若干臺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

23、凈水廠進行，水廠對送入的原水進行凈化處理，以達到用水標準，其過程主要包括藥劑配置與投加、混凝、沉淀、過濾。（3）輸配水過程：包括輸水過程和配水過程兩部分，輸水過程負責將原水輸送至凈水廠，配水過程負責將凈化的水通過供水管網(wǎng)配送至各用水點，為保證有效供水，可根據(jù)實際情況在供水管網(wǎng)中增設中途加壓站、測壓點，如圖2.2所示。地表水川戶測壓點取水管線供水管網(wǎng)水源井水廠2水廠屮途加壓站圖2.2自來水生產(chǎn)流程圖在自來水生產(chǎn)過程中，以凈水廠的生產(chǎn)工藝最為復雜，其工藝流程如圖2.3所示。圖2.3凈水廠工藝流程框圖從上圖中可知，凈水工藝包括混凝、沉淀、過濾和消毒四個過程，而每個工藝過程都會直接影響最終的水質(zhì)，傳統(tǒng)

24、的人工管理方式只能夠滿足小規(guī)模的用水需求，但隨著城鎮(zhèn)規(guī)模的迅速擴大和生產(chǎn)工藝日益復雜，傳統(tǒng)的人工監(jiān)控與調(diào)度方式已經(jīng)難以滿足要求，若在自來水生產(chǎn)中引入SCADA系統(tǒng)，則可以大大提高生產(chǎn)效率，達到高效利用水資源的目的。因此，在設計SCADA系統(tǒng)時應首先做好需求分析，確定系統(tǒng)建設目標。本系統(tǒng)的建設目標是：（1）對自來水公司生產(chǎn)過程與日常對外服務過程中所產(chǎn)生的信息和數(shù)據(jù)進行科學的整理，努力提高對供水管線的管理水平；（2）要求系統(tǒng)能夠存儲全部管網(wǎng)圖形和屬性信息，并可隨時更新，能方便對管網(wǎng)信息進行雙向查詢，能對自來水爆管事故提出應急方案與工程意見；（3）探索利用系統(tǒng)對自來水漏水區(qū)進行預測，對水質(zhì)污染源的查

25、詢提供線索在此基礎上逐步實現(xiàn)管網(wǎng)平差與自來水優(yōu)化調(diào)度功能；（4）系統(tǒng)的建立力求達到用戶受益、企業(yè)受益、職工受益的總體目標。2.1.1供水公司的需求分析本文以玉林市自來水公司城北水廠為研究對象，我們將根據(jù)該公司的預算資金及需求，設計經(jīng)濟適用的供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個供水系統(tǒng)的自動監(jiān)控、預測、管理以及優(yōu)化調(diào)度。2.4SCADA系統(tǒng)設計前，先了解該供水公司的制水工藝流程，玉林市城北水廠生產(chǎn)工藝流程框圖如圖2.4所示。玉林市城北水廠制水工藝流程如圖2.5所示。玉林自來水公司城北水廠制水工藝流程原水自蘇煙水庫DN1200|原水PH0.00加磯活水池1余賀值0.00ng/L清水池2余氯值0.00

26、ng/L吸水井12009-8-2409:12?25|泵居當天總用電量0.0KV.H送朮泵瞎出廠水余氯值0.00mg/L出廠水疇時流量0.0/HI出廠水累計流量城市管網(wǎng)WTW1辭計井2.5玉林市城北水廠制水工藝流程圖從以上兩幅流程圖中，可將該供水公司的生產(chǎn)工藝流程歸納為五個過程：取水過程、配置與投加藥劑過程、混凝沉淀過程、過濾過程及送水過程。設計供水管網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)時，可按照這五個模塊設計生產(chǎn)現(xiàn)場數(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的原水，送至配水井，在這個過程中，系統(tǒng)需要監(jiān)測原水流量、出廠水水位、機組電量、機組溫度，并需要監(jiān)控四臺低壓取水泵、四臺高壓取水

27、泵、兩臺排水泵的啟停及變頻運轉(zhuǎn)；（2）配置與投加藥劑過程：負責按照工藝要求配置適量的礬和氯，并投入礬和氯以達到混凝和消毒的目的，在該過程中，系統(tǒng)需要監(jiān)測原水濁度、加氯量、余氯，并需要監(jiān)控靜態(tài)管事混合器和加氯機。（3）混凝沉淀過程：需要監(jiān)控混合、絮凝、沉淀過程，在該過程中，需要監(jiān)測水流量、溫度、濁度，需要監(jiān)控反沖洗流程。（4）過濾過程：需要通過石英砂去除水中的懸浮雜質(zhì)，澄清水，并按工藝要求定時反沖洗石英砂，在該過程中，需要監(jiān)控每個濾池鼓風機的電流及工作時間、沖洗泵的的電流及工作時間。（5）送水過程：負責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)測清水池水位、濁度、余

28、氯、水壓、流量、電機溫度、機組電量、供水管網(wǎng)水壓，并監(jiān)控六臺送水泵的啟停及變頻運轉(zhuǎn)。設計時應先確定上述過程中的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)信息以及控制信號，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、匯總供水公司各職能部門所需要的數(shù)據(jù)信息、報警界限、以及控制權限，確保各職能部門能夠及時獲取所需數(shù)據(jù)信息并具有對應的系統(tǒng)監(jiān)控權限，如出現(xiàn)問題系統(tǒng)能夠及時報警。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)則應定時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)控整個制水過程以確保水質(zhì)和水量，SCADA系統(tǒng)則應為該部門提供整個凈水流程中所需實時

29、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)的控制權限?？傊?，本系統(tǒng)應該包含實時數(shù)據(jù)采集功能、監(jiān)控現(xiàn)場設備生產(chǎn)情況功能、歷史數(shù)據(jù)存儲及處理功能、報警功能、生產(chǎn)調(diào)度功能，以確保供水系統(tǒng)的正常運行，進而優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)、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，本供水管網(wǎng)SCADA管理信息系統(tǒng)應具備以下功能。（1）數(shù)據(jù)采集功能根據(jù)公司生產(chǎn)調(diào)度中心調(diào)度生產(chǎn)指揮的需求，要求系統(tǒng)對自來水管網(wǎng)及各水廠能夠數(shù)據(jù)采集以下信息：合理分布在自來水管網(wǎng)上的測壓信號（管網(wǎng)壓力），各水廠泵的運行參數(shù)、電源供電情況、耗電量、當前功率因素、水廠進/出水量、原水濁度、出廠水濁度、余氯、PH值等

30、。（2）數(shù)據(jù)傳輸功能將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)，或直接或通過各生產(chǎn)調(diào)度分系統(tǒng)，實時地傳遞到生產(chǎn)調(diào)度中心主系統(tǒng)。（3）數(shù)據(jù)顯示及分析功能生產(chǎn)調(diào)度中心主系統(tǒng)將獲得的個類信息及數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、加工直觀地、動畫地顯示出來，供生產(chǎn)調(diào)度指揮人員使用。（4）報警功能系統(tǒng)可對各水廠機泵運行異常，如電壓、電流的不足或過載等，管網(wǎng)壓力不足或超限進行及時報警。（5）歷史數(shù)據(jù)的存儲、檢索、查詢及分析功能根據(jù)公司生產(chǎn)調(diào)度中心調(diào)度生產(chǎn)指揮，和檢索、查詢及分析歷史數(shù)據(jù)的需求，系統(tǒng)應具備實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的存儲、檢索、查詢及分析功能。（6）報表顯示及打印功能系統(tǒng)可自動生成各種生產(chǎn)情況的日月年報表，并可隨時打印。（7）遙控功能根據(jù)公司生產(chǎn)調(diào)

31、度中心調(diào)度生產(chǎn)指揮的需求，系統(tǒng)操作人員可在生產(chǎn)調(diào)度中心實現(xiàn)對有關水泵實現(xiàn)開停遙控。（8）網(wǎng)絡功能將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡服務器上，供其他系統(tǒng)使用。2.1.3系統(tǒng)性能分析本系統(tǒng)是在GIS（城市供配水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)）基礎上開發(fā)的，在該系統(tǒng)的設計及建設當中，應滿足以下原則：（1）可靠性原則可靠性原則指系統(tǒng)應具有強大的容錯能力以及處理突發(fā)事件的能力，即發(fā)生突發(fā)事件時，不會導致數(shù)據(jù)丟失或者系統(tǒng)癱瘓，同時還要保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)應準確可靠，這個原則是本系統(tǒng)最核心的原則。（2）實用性原則實用性原則指系統(tǒng)應盡可能地滿足供配水業(yè)務需求且靈活實用，該原則體現(xiàn)在能夠便于系統(tǒng)管理、用戶應用、數(shù)據(jù)更新以及系統(tǒng)

32、升級等方面，同時還體現(xiàn)在具有完善的數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)優(yōu)化的系統(tǒng)結構以及靈活簡便的用戶界面上。該原則是系統(tǒng)設計的基本出發(fā)點和最高要求。（3）經(jīng)濟性原則經(jīng)濟性原則指在保證各項功能完滿實現(xiàn)的基礎上，以最好的性價比來配置系統(tǒng)的軟件和硬件，甲乙雙方共同合作，在較短時間內(nèi)完成系統(tǒng)的建立，使系統(tǒng)盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益與社會效益。（4）科學性原則科學性原則指系統(tǒng)應采用“供配水管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學模型”仿真和優(yōu)化供水管網(wǎng)，因此在設計與開發(fā)系統(tǒng)時，應以“軟件工程”的思想及方法來構建該系統(tǒng)，從而保證系統(tǒng)結構具有科學性和合理性。（5）開放性原則開放性原則指系統(tǒng)應具有強大的兼容性及拓展性，若開發(fā)系統(tǒng)軟件時采用面向?qū)ο蠹夹g和控件技術，今后能

33、方便地重構和搭建系統(tǒng)，同時也便于系統(tǒng)不斷地擴充和完善。（6）完備性原則完備性原則指系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)應是全面的、完整的，且能夠最大限度地滿足系統(tǒng)各項功能的需要。（7）規(guī)范性原則規(guī)范性原則指系統(tǒng)各項功能應符合供水公司供配水管網(wǎng)的管理要求，信息編碼應遵循行業(yè)標準、地方或國家頒布實施的規(guī)范。（8）可操作性原則可操作性原則指系統(tǒng)應有良好的用戶界面，用戶操作簡便、易學易懂、靈活且符合供水行業(yè)的實際工作模式。（9）先進性原則先進性原則體現(xiàn)在設計系統(tǒng)和硬件配置時，應充分考慮到系統(tǒng)今后的發(fā)展和升級，讓系統(tǒng)具備一定的擴展能力，盡量采用先進的應用系統(tǒng)技術。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)將分可

34、行性研究分析階段、初步設計階段、詳細設計階段、系統(tǒng)實施階段、系統(tǒng)測試階段、系統(tǒng)運行維護階段六個步驟進行，開發(fā)系統(tǒng)時不是完全按照這六個階段的先后順序直線進行的，而是發(fā)現(xiàn)一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者不足之處時，都要回到相應的階段進行修改和完善。SCADA系統(tǒng)設計與開發(fā)步驟流程如圖2.6所示。2.2.1SCADA系統(tǒng)的構成在供水管網(wǎng)中引入SCADA系統(tǒng)可以實時有效地對供水過程進行監(jiān)控與管理，本系統(tǒng)結構如圖2.7所示。移葯辦佇工程何管理者管理者管理者打印機ki：Hisurian二f戡款諄數(shù)據(jù)存儲分析層JikgHisidridfiSCADA:劭柞員站:SCADA互為兀余SCAUA訟作員站SCADA監(jiān)控層圖2.7

35、SCADA系統(tǒng)結構圖從上圖中可知，SCADA系統(tǒng)主要包含三部分：第一部分是主站系統(tǒng)（上位機），包括管理層、數(shù)據(jù)存儲分析層及SCADA監(jiān)控層，負責監(jiān)控現(xiàn)場控制系統(tǒng)；第二部分是現(xiàn)場控制系統(tǒng)（下位機），負責采集相關數(shù)據(jù)（如管網(wǎng)水壓情況等），以及對現(xiàn)場設備（如水泵）的控制；第三個部分數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，負責主站網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)部的通信，現(xiàn)場控制系統(tǒng)網(wǎng)絡內(nèi)部的通信，以及主站系統(tǒng)與現(xiàn)場控制系統(tǒng)之間的通信。雖然SCADA系統(tǒng)的這三個組成部分功能不同，但是在SCADA系統(tǒng)中采用的“集中管理、分散控制”的構思，保證了各系統(tǒng)能夠獨立運行，并具有較強的安全性。因此，這三者有效的集成構成了具有強大功能的SCADA系統(tǒng)，實現(xiàn)了對整

36、個供水過程的有效監(jiān)控。2.2.2SCADA系統(tǒng)的主站系統(tǒng)設計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。硬件系統(tǒng)包括由計算機組成的工程師工作站、管理者工作站、操作員工作站、WEB服務器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、通訊前置系統(tǒng)等。各部分的功能如下：（1）工程師工作站：負責組態(tài)制作及系統(tǒng)的維護工作；（2）生產(chǎn)調(diào)度工作站：負責進行生產(chǎn)調(diào)度管理，確保系統(tǒng)正常運行；（3）監(jiān)控工作站：負責監(jiān)控整個生產(chǎn)過程，為生產(chǎn)調(diào)度中心提供現(xiàn)場信息，并根據(jù)調(diào)度指令控制現(xiàn)場設備；（4）WEB服務器：提供網(wǎng)上信息瀏覽服務；（5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：保存歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)的服務器；（6）通訊前置系統(tǒng)：主要用于解析各種不同的通訊協(xié)議，

37、完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和處理，包括計算機、MONDEN、串口、網(wǎng)絡接口、防雷設備、機架等。開發(fā)SCADA軟件系統(tǒng)常用的系統(tǒng)平臺及工具有：Windows、UNIX、Linux操作系統(tǒng)平臺，Oracle、Sybase、SQLServer數(shù)據(jù)庫平臺，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，采用VB.net進行前臺開發(fā)，SOLServer進行后臺數(shù)據(jù)維護，可以實現(xiàn)預測及優(yōu)化算法，并具有人機對話環(huán)境、精致的動態(tài)圖形界面。SCADA主站軟件管理系統(tǒng)包括8個管理子系統(tǒng)，結構如圖2.8所示。SCADA主站軟件管理系統(tǒng)地形圖庫管理子系統(tǒng)管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)管網(wǎng)報警

38、管理子系統(tǒng)管網(wǎng)事故處理子系統(tǒng)管網(wǎng)維護管理子系統(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)圖2.8SCADA主站軟件管理系統(tǒng)框圖（1）地形圖庫管理子系統(tǒng)地形圖庫管理子系統(tǒng)主要負責開發(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，亦可將所需數(shù)據(jù)信息以圖形、報表等直觀方式呈現(xiàn)給管理人員，以實現(xiàn)對當前系統(tǒng)的工作情況、生產(chǎn)調(diào)度情況的實時監(jiān)控。在該系統(tǒng)中，管理人員有權輸入并編輯圖形和數(shù)據(jù)信息，并可以檢索、查詢和比較相關數(shù)據(jù)信息，最終達到全面了解和詳細分析管網(wǎng)信息的目的。（2）管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)包含實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要負責存儲實時采集

39、到的數(shù)據(jù)信息，以方便管理人員隨時可以掌握實時數(shù)據(jù)信息；歷史數(shù)據(jù)庫主要負責歷史數(shù)據(jù)的存儲、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；關系數(shù)據(jù)庫主要負責建立相關數(shù)據(jù)信息之間的關聯(lián)關系。（3）管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主要負責完成數(shù)據(jù)信息的采集、傳輸、顯示、分析、打印等功能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要負責采集控制中心所需的數(shù)據(jù)信息，例如管網(wǎng)水壓信息、水泵的運行參數(shù)、能耗、進出水量、PH值、余氯、濁度等；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要負責將采集到的數(shù)據(jù)信息實時傳送給控制中心，可采用有線或無線方式；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要負責將獲取到的各種數(shù)據(jù)信息進行分析以及加工，以形象、生動、直觀的方式呈現(xiàn)給控制中心，以幫

40、助管理人員監(jiān)控遠程現(xiàn)場設備，管理人員也可根據(jù)需要可以將數(shù)據(jù)信息以圖形或報表的方式打印存檔。（4）管網(wǎng)報警子系統(tǒng)報警子系統(tǒng)主要負責監(jiān)控水泵運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)則會自動報警。（5）管網(wǎng)事故處理子系統(tǒng)事故處理子系統(tǒng)包括火災事故處理及爆管事故處理兩個模塊。在城市突發(fā)火災情況下，火災事故處理模塊幫助消防部門尋找到距離失火點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，爆管事故處理模塊能夠根據(jù)爆管點制定出有效的處理方案，排除故障。（6）管網(wǎng)維護子系統(tǒng)管網(wǎng)維護子系統(tǒng)主要負責維護系統(tǒng)內(nèi)軟硬件的正常運行，以保證系統(tǒng)的正常工作。（7）管網(wǎng)通訊子

41、系統(tǒng)管網(wǎng)通信子系統(tǒng)負責將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸給控制中心服務器，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)學模型優(yōu)化管網(wǎng)控制系統(tǒng)，合理調(diào)度各個水泵站的水泵組，以達到科學有效調(diào)度水資源的目的，系統(tǒng)數(shù)學模型的建立一般基于歷史數(shù)據(jù)。SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)設計SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)一般由現(xiàn)場監(jiān)控站、PLC控制分站及通訊網(wǎng)絡三部分所組成，該系統(tǒng)部分的設計包括以上三部分，PLC控制分站在整個現(xiàn)場控制系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，其性能將直接影響整個控制系統(tǒng)，其設計流程如圖2.9所示。圖2.9現(xiàn)場控制系統(tǒng)PLC控制分站設計流程框圖本系統(tǒng)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)設計框圖如圖2.10所示。如圖

42、2.10現(xiàn)場控制系統(tǒng)設計框圖在設計現(xiàn)場控制級時，必須考慮以下三個方面：一，保證系統(tǒng)的正常運行；二，投入資金有效合理；三，在滿足以上兩個條件的前提下，應具有一定的前瞻性，今后若生產(chǎn)工藝發(fā)生改變，PLC控制分站應有一定的拓展空間，因此PLC控制分站的設置以及選型非常重要。SCADA系統(tǒng)的通信系統(tǒng)設計通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中極為重要，它可以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的實時可靠傳輸以及控制命令的準確傳達。一個大中型的SCADA系統(tǒng)一般包含多層次的通信網(wǎng)絡，且通信形式多種多樣。對于本SCADA系統(tǒng)而言，應根據(jù)該供水公司的生產(chǎn)工藝流程以及實際情況選用合適的通信系統(tǒng)。由于該供水公司需要監(jiān)控的管網(wǎng)測壓點地域分散，因此

43、需要采用無線通信網(wǎng)絡監(jiān)測管網(wǎng)水壓；現(xiàn)場控制站點需要測試數(shù)據(jù)信息數(shù)量多、控制設備種類多，則采用現(xiàn)場總線通信方式；控制中心采用以太網(wǎng)；控制中心與現(xiàn)場控制站點之間采用有線通信方式。SCADA系統(tǒng)的遠程終端單元系統(tǒng)設計SCADA系統(tǒng)的遠程終端單元系統(tǒng)還包括各類檢測儀表和執(zhí)行設備，如PAC、智能儀表、可編程邏輯控制器PLC、遠程終端設備RTU等，它從屬于現(xiàn)場控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)中起著重要作用，一般由各智能節(jié)點所組成，它的功能是采集測控點相關數(shù)據(jù)、直接控制現(xiàn)場設備或生產(chǎn)過程。遠程終端裝置RTU(RemoteTerminalUnit)，是構成企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)(SAS/SCADA)的核心專置；通常RTU是由信號

44、輸入/出模塊、微處理器、有線/無線通訊設備、電源及外殼等組成，RTU本身是由微處理器控制的，它能夠根據(jù)主計算機系統(tǒng)的請求，通過通訊介質(zhì)向主計算機系統(tǒng)發(fā)送或接收信號、查詢和控制,RTU的操作(其中包括數(shù)據(jù)庫修改、調(diào)整參數(shù)、全面的遠程診斷等),RTU支持網(wǎng)絡系統(tǒng)，也可以在正常執(zhí)行其他任務的情況下，充當網(wǎng)絡節(jié)點；它通過自身的軟件(或智能軟件)系統(tǒng)，可較好地實現(xiàn)企業(yè)中央監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)對生產(chǎn)現(xiàn)場一次儀表的遙測、遙控、遙信和遙調(diào)等功能。隨著科技的進步，功能強大、性能穩(wěn)定的智能儀表和RTU在遠程終端系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，本系統(tǒng)也大量采用了這類遠程終端設備。2.3本章小結管理層工業(yè)盟據(jù)暉匸業(yè)址撫庫熱毎井析計

45、數(shù)據(jù)箕平臺存儲分析層SCADA監(jiān)控層SCADASCADA:、-:,:互為兀余5CADA:染作員站!第三章供水管網(wǎng)SCADA主站系統(tǒng)的實現(xiàn)SCADA主站系統(tǒng)硬件構成及實現(xiàn)供水管網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定、可靠、有效地運行，最基礎的條件是要保證系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠的硬件設施，因此在設計SCADA主站系統(tǒng)的軟件部分之前，我們應該根據(jù)系統(tǒng)的需求，以及用戶的資金預算，購置性價比最為合理的硬件設備。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、生產(chǎn)調(diào)度工作站、監(jiān)控工作站、實時數(shù)據(jù)庫服務器、歷史數(shù)據(jù)庫服務器、WEB服務器，系統(tǒng)主站結構如圖3.1所示。移動辦會工程忙皆理者音理者音理者打印機

46、圖3.1系統(tǒng)主站結構圖面，我們將介紹本主站系統(tǒng)各硬件部分的選擇原則以及配置情況。通訊前置系統(tǒng)4通訊前置系統(tǒng)是SCADA主站系統(tǒng)的通信樞紐，一般包括前置計算機、MODEN池或串口池、網(wǎng)絡接口、防雷措施及機架，它主要負責各種不同規(guī)約的解析、通訊接口數(shù)據(jù)的處理等，可實現(xiàn)遠動系統(tǒng)的連接、站級計算機的連接及站內(nèi)信息的采集等功能。通訊前置系統(tǒng)必須具有較強的抗電磁干擾能力、實時性及低功耗等性能，研華UDO-2170是一款高性能的通用網(wǎng)絡控制器，可以滿足以上性能要求。本系統(tǒng)采用兩臺研華UDO-2170通用網(wǎng)絡控制器作為主/備通訊前置機，以構建實時穩(wěn)定的網(wǎng)絡系統(tǒng)。其主要參數(shù)如表3.1所示：表3.1研華UDO-2

47、170通用網(wǎng)絡控制器主要參數(shù)序號研華UD0-2170通用網(wǎng)絡控制器參數(shù)1板上集成CeleronMlGHz,512MBDDRDRAM2提供512KB電池備份SRAM3支持ECCDDRDRAM(僅為CeleronM1GHz處理器)4支持LM傳感器，可獲取CPU和板卡溫度，用于監(jiān)測52個RS-232和2個RS-232/422/485端口，帶自動數(shù)據(jù)流控制62個10/100Base-TRJ-45端口72個USB和1個Typel/IIPC卡82個可選PC/104擴展9WindowsCE.5.0和WindowsXPEmbedded解決方案10支持Windows2000/XP和Linux驅(qū)動程序11帶寫保護

48、(EWF)的WindowsXP(SP2)Embedded即用平臺工程師工作站工程師工作站主要負責制作組態(tài)、畫面以及維護系統(tǒng)等工作，因此硬件要求具備較強圖像處理能力，它一般由若干計算機構成，可根據(jù)實際需要選擇計算機的臺數(shù)。本系統(tǒng)的工程師工作站由2臺計算機組成，它們之間可以相互通訊，其硬件配置參數(shù)如表3.2所示。表3.2系統(tǒng)工程師工作站硬件配置參數(shù)基本參數(shù)型號揚天A6880FC2DE75002G500RH(XP)Q類型臺式商用機處理器IntelCore2DuoE75002.93G處理器類型酷睿2雙核處理器頻率2930MHz處理器接口LGA775二級緩存3072KB操作系統(tǒng)WindowsXPHome

49、主板/內(nèi)存主板/芯片組IntelG41總線頻率1066MHz內(nèi)存類型DDR3內(nèi)存大小2GB存儲設備硬件類型SATA2硬盤硬件參數(shù)7200轉(zhuǎn)硬件容量500GB光驅(qū)DVD+RW視頻音頻曰TO顯示器寬屏液晶，19WLCD尺寸19寸顯示器描述分辨率1440X900顯卡ATIHD5450顯卡類型獨立顯卡顯存容量512M顯卡性能PCI-EX16接口標準聲卡板載聲卡其他網(wǎng)卡板載10-100-1000M網(wǎng)卡鼠標/鍵盤USB光電鼠標/USB浮島式鍵盤外部接口2XUSB2.0,耳機端口，麥克風/輸入端口生產(chǎn)調(diào)度工作站生產(chǎn)調(diào)度中心負責監(jiān)控整個供水管網(wǎng)，實時通報生產(chǎn)及管網(wǎng)運行情況，并制定調(diào)度方案，以保證有效可靠地為用

50、戶供水，發(fā)生突發(fā)事件時要協(xié)助各相關部門迅速制定處理方案。因此生產(chǎn)調(diào)度工作站應具有系統(tǒng)畫面監(jiān)控、報警及處理等功能，硬件要求具有快速而穩(wěn)定的事件處理能力。本系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度站由2臺計算機構成，它們之間可以實現(xiàn)互相通訊，其硬件配置參數(shù)如表3.3所示。表3.3系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度工作站硬件配置參數(shù)基本參數(shù)型號揚天A4600KPDCE55002G500DH(W7B)類型臺式商用機處理器IntelPentiumE55002.8G處理器類型奔騰E雙核處理器頻率2800MHz處理器接口LGA775二級緩存2048KB操作系統(tǒng)WindowsXPHome主板/內(nèi)存主板/芯片組IntelB43總線頻率800MHz內(nèi)存類型DDR

51、3內(nèi)存大小2GB存儲設備硬件類型SATA2硬盤硬件參數(shù)7200轉(zhuǎn)硬件容量500GB光驅(qū)DVD視頻音頻曰TO顯示器寬屏液晶，19WLCD尺寸19寸顯示器描述分辨率1440X900顯卡集成顯卡顯卡類型集成顯卡顯存容量512M顯卡性能PCI-EX16接口標準聲卡板載聲卡其他網(wǎng)卡板載10-100-1000M網(wǎng)卡鼠標/鍵盤USB光電鼠標/USB浮島式鍵盤外部接口2XUSB2.0,耳機端口，麥克風/輸入端口監(jiān)控工作站監(jiān)控工作站負責實時監(jiān)控整個自來水生產(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)場設備，保證系統(tǒng)的正常運行，因此硬件要求實時性強且運行穩(wěn)定。監(jiān)控工作站一般可以僅由一臺服務器和

52、若干個顯示屏組成，服務器負責接收生產(chǎn)調(diào)度工作站發(fā)出的指令以及對現(xiàn)場設備發(fā)出控制命令，其余的顯示屏只需要顯示各現(xiàn)場設備工作情況的組態(tài)畫面或者視頻畫面即可。本系統(tǒng)的監(jiān)控站由一臺服務器和2臺19寸顯示器構成，服務器硬件配置參數(shù)如表3.4所示。表3.4監(jiān)控工作站硬件配置參數(shù)基本參數(shù)型號ThinkStationE204222DC2類型服務器處理器IntelCorei3-5302.93G內(nèi)存容量2GB內(nèi)存類型DDR3T333ECC最大內(nèi)存容量16G存儲硬盤容量500G硬盤類型7200轉(zhuǎn)光驅(qū)DVDBurner/CD-RWRambo83.1.5實時數(shù)據(jù)庫服務器實時數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫技術與實時處理技術的結合，它在S

53、CADA系統(tǒng)中主要用于生產(chǎn)過程的自動采集、存儲及監(jiān)控，它幫助用戶完成現(xiàn)場生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的實時采集與存儲，并通過畫面形式反映當前的生產(chǎn)情況，為用戶提供準確清晰的操作畫面，這樣既能夠消除企業(yè)管理與生產(chǎn)過程控制之間的鴻溝，又為企業(yè)上層應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)管理者要及時了解生產(chǎn)情況，因此實時數(shù)據(jù)庫必須提供與現(xiàn)場生產(chǎn)情況同步的監(jiān)控畫面，并要求系統(tǒng)具有高效地查詢功能，以便于決策者快速地做出正確判斷和決策，保證生產(chǎn)的正常進行。由此可見，SCADA系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備實時、可靠及穩(wěn)定的特性，要滿足這些特性就要求系統(tǒng)硬件應具備較大的內(nèi)存容量和較快的存儲速度。因此本系統(tǒng)配置硬

54、件時優(yōu)先考慮以上因素，盡量選取性價比較高的硬件設備，以保證系統(tǒng)的正常運行。實時數(shù)據(jù)庫服務器硬件配置參數(shù)如表3.5所示：表3.5實時數(shù)據(jù)庫服務器硬件配置參數(shù)基本參數(shù)型號D20415538C類型大客戶機型處理器2X英特爾至強四核處理器E55042.0G內(nèi)存容量4096M內(nèi)存類型DDR31066最大內(nèi)存容量49152主板參數(shù)Intel5520存儲硬盤容量500G硬盤類型7200轉(zhuǎn)光驅(qū)DVD刻錄3.1.6歷史數(shù)據(jù)庫服務器歷史數(shù)據(jù)庫主要用于存儲生產(chǎn)過程中的歷史數(shù)據(jù)，這些歷史數(shù)據(jù)對企業(yè)來說極其有價值，多年的管理經(jīng)驗告訴我們，要改進生產(chǎn)工藝并合理生產(chǎn)調(diào)度則需要在這些數(shù)據(jù)的基礎上進行科學地統(tǒng)計、分析和建模，最

55、終形成更為行之有效的生產(chǎn)管理流程。歷史數(shù)據(jù)庫服務器要存儲大量的數(shù)據(jù)信息，因此需要具備大容量的存儲空間，本系統(tǒng)的硬件配置參數(shù)如表3.6所示。表3.6歷史數(shù)據(jù)庫服務器硬件配置參數(shù)基本參數(shù)型號D20415538C類型大客戶機型處理器2X英特爾至強四核處理器E55042.0G內(nèi)存容量4096M內(nèi)存類型DDR31066最大內(nèi)存容量49152主板參數(shù)Intel5520存儲硬盤容量500G硬盤類型7200轉(zhuǎn)光驅(qū)DVD刻錄3.1.7WEB服務器WEB服務器用于為用戶提供網(wǎng)上信息瀏覽服務，是多媒體信息查詢工具。由于生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在實時數(shù)據(jù)庫中，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

56、WEB服務器。本系統(tǒng)的WEB服務器硬件配置參數(shù)如表3.7所示。表3.7WEB服務器硬件配置參數(shù)基本參數(shù)型號ThinkStationE204220A17類型服務器處理器IntelCorei5-6603.33GHz內(nèi)存容量2GB內(nèi)存類型DDR3-1333最大內(nèi)存容量16G主板參數(shù)Intel3450存儲硬盤容量500G硬盤類型7200轉(zhuǎn)光驅(qū)DVDBurner/CD-RWRambo8通訊網(wǎng)卡集成千兆網(wǎng)卡3.2SCADA系統(tǒng)軟件構成及實現(xiàn)開發(fā)工具的選用與介紹VisualBasic.NETVisualBasic.NET是Microsoft公司推出的VisualBasic最新版本，它繼承了VisualBas

57、ic6.0簡單、易學、易用的特性，同時增加了新的組件、修改了以前的集成開發(fā)環(huán)境界面、增強了面向?qū)ο蟮奶匦?，給開發(fā)人員帶來更多新鮮、有用的東西，它不僅將本機的各種功能應用程序、服務放在桌面上供選取、參照，而且可以通過網(wǎng)絡的連接，將局域網(wǎng)(LAN)甚至是廣域網(wǎng)上的各臺機器、各項服務帶到用戶面前。所有的操作以一致而親切的方式呈現(xiàn)，使開發(fā)應用程序時，所有的資訊隨手可得。VisualBasic.NET支持多種編程語言，開發(fā)人員可以根據(jù)實際需要自由選擇C#、VisualC+、VisualBasic.NET語言，這樣既可以發(fā)揮各種語言的特有優(yōu)勢，還可以減少企業(yè)培訓開發(fā)人員的費用。VisualBasic.NE

58、T以其獨特的優(yōu)勢占據(jù)了軟件開發(fā)市場。VisualBasic.NET開發(fā)平臺的最低系統(tǒng)需求：系統(tǒng)：Windows2000、WindowsXP、WindowsNT4.0；處理器：奔騰II450MHz以上；內(nèi)存:128MB；(4)硬盤：可用空間4G以上；(5)IE:InternetExploer5.5以上版本；(6)后臺數(shù)據(jù)庫:SQL7.0或Access2000以上版本。SQLServer2008SQLServer2008是至今為止最全面和最強大的SQLServer版本，它為開發(fā)人員提供了一系列豐富的服務，能夠?qū)?shù)據(jù)進行查詢、搜索、分析、同步及報告之類的操作，數(shù)據(jù)可以存儲在各類設備上。系統(tǒng)軟件的構建

59、與實現(xiàn)1.系統(tǒng)總體結構現(xiàn)根據(jù)供水公司的需求，構建一個實用的SCADA軟件系統(tǒng)的總體結構，如圖2.所示。圖3.2系統(tǒng)總體結構圖2.系統(tǒng)模塊結構本系統(tǒng)的主站軟件采用“模塊化”設計方案，即以功能塊為單位進行程序的設計，這樣的軟件具有較強的獨立性、復制性和可讀性，使程序設計、調(diào)試及維護更加簡單化，大大降低了程序的復雜性。在該軟件系統(tǒng)中將采用按鈕菜單與標準下拉菜單相結合的“混合型菜單”控制結構，對于常用的實時數(shù)據(jù)相關模塊，采用按鈕菜單結構，其操作效率比標準下拉菜單高一倍對于不常用的歷史數(shù)據(jù)和設備管理、統(tǒng)計分析管理、系統(tǒng)管理則采用標準的下拉菜單，其優(yōu)點是主界面簡潔。根據(jù)供水公司各部門的功能需求，SCADA

60、管理系統(tǒng)將分為兩級菜單。系統(tǒng)的一級菜單結構框圖如圖2.所示。設備維護管理生產(chǎn)調(diào)度GIS圖3.3系統(tǒng)一級菜單框圖在一級菜單中，數(shù)據(jù)通訊管理自成一個子系統(tǒng)，內(nèi)分若干模塊，負責管理各種測量設備的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通訊，該子系統(tǒng)由時鐘控制各個模塊周期循環(huán)工作，無需人工操作，沒有用戶界面和用戶菜單，數(shù)據(jù)補調(diào)時，由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)短缺情況在下一周期自動進行，無需人工操作，沒有用戶界面和用戶菜單。實時數(shù)據(jù)管理用按鈕啟動，不列入一級菜單，各種實時數(shù)據(jù)監(jiān)視由時鐘控制各個模塊周期循環(huán)工作實現(xiàn)，無需人工操作，沒有用戶界面和用戶菜單。系統(tǒng)模塊功能的實現(xiàn)系統(tǒng)功能有：（1）數(shù)據(jù)采集和通訊功能該功能模塊負責采集和接收各管網(wǎng)測壓點的