尉氏縣第二水廠自動化控制系統(tǒng)技術方案

尉氏縣第二水廠

自動化控制系統(tǒng)

技

術

方

案

洛陽圣寶自控工程有限公司

二零一三年七月

目錄

第一章綜合說明.....................................................4

第一節(jié)項目概況................................................4

1.1、縣城概況...............................................4

1.2、工程概述...............................................5

第二節(jié)設計依據(jù).................................................6

2.1本設計主要依據(jù)如下：...................................6

2.2相關專業(yè)設計規(guī)范及設計標準.............................6

第三節(jié)設計范圍................................................8

第四節(jié)設計原則................................................9

4.1設計指導思想............................................9

4.2設計原則：..............................................9

第五節(jié)設計要求...............................................12

5.1性能要求...............................................12

5.2功能要求...............................................12

5.3控制系統(tǒng)結構組成.......................................13

5.4控制模式...............................................14

5.5自控系統(tǒng)技術指標.......................................14

5.6監(jiān)控中心...............................................15

5.7主要設備...............................................15

第六節(jié)工程設計目標...........................................19

第二章生產過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）....................20

第一節(jié)、整體系統(tǒng)設計方案.......................................20

1.1系統(tǒng)方案（見系統(tǒng)示意圖）................................20

1.2系統(tǒng)組成................................................21

1.3系統(tǒng)整體實現(xiàn)功能.......................................23

1.4系統(tǒng)各部分功能..........................................23

第二節(jié)分項設計方案...........................................28

2.1生產調度指揮中心.......................................29

2.2第二水廠自控系統(tǒng).......................................58

2.3送水泵站控制設計........................................78

2.4視頻傳輸監(jiān)控系統(tǒng)設計...................................84

第三章管網、閥門、水表信息系統(tǒng)...................................99

第一節(jié)引言...................................................99

第二節(jié)系統(tǒng)建設的目標........................................100

第三節(jié)建設的指導思想........................................101

第四節(jié)數(shù)據(jù)標準..............................................102

第五節(jié)管網信息系統(tǒng)功能......................................106

第四章熱線系統(tǒng)..................................................118

第一節(jié)概述...................................................118

第二節(jié)系統(tǒng)功能..............................................121

第三節(jié)個性化應用功能........................................123

第五章水質化驗綜合管理系統(tǒng).....................................127

第六章綜合信息數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)..................................130

第一節(jié)信息化平臺概述.........................................130

第二節(jié)傳統(tǒng)信息系統(tǒng)平臺.......................................131

第三節(jié)新型信息化系統(tǒng)平臺.....................................133

第四節(jié)信息化系統(tǒng)平臺設計要求.................................136

第七章能效管理綜合解決方案設計..................................138

第一節(jié)能效管理集成平臺模塊設計目的..........................138

第二節(jié)供水管網分區(qū)計量監(jiān)測系統(tǒng)（DMA）........................140

2.1、供水管網分區(qū)計量監(jiān)測的意義............................140

2.2、供水管網分區(qū)計量實施步驟及管理方法....................142

第三節(jié)生產調度和供水管理優(yōu)化軟件編程要求....................143

附圖..............................................................150

第一章綜合說明

第一節(jié)項目概況

1.1＞縣城概況

尉氏縣地處河南省中部豫西山地向豫東平原過渡的邊沿，坐標為東經113°

52'—114°27',北緯34°12'—34°37'。東鄰通許、扶溝，南毗鄢陵、長

葛，西與新鄭市交界，北與中牟、開封縣接壤。縣城坐標位置為東經114°、

北緯34°24'。北距開封市46公里；西北距省會鄭州74公里；北距首都北京

657公里；尉氏縣西依京廣鐵路、北靠隴海鐵路，地方小鐵路橫貫東西，離新鄭

機場50多公里，省級干道四通八達，南日高速公路穿境而過，地方公路直下鄉(xiāng)

村，縱橫交織。

尉氏縣煤炭資源主要分布在泊川、三石、肖莊、邢莊四個區(qū)域，全縣煤炭總

儲量為10億噸。

泊川煤礦區(qū)：屬國家兩權項目，地下煤炭儲備為6億噸，煤層厚度約為6米,

此區(qū)塊煤層埋深為1300-2000米，大部分可作為煤炭后備資源，此區(qū)塊隆起抬升

的地塊大約40平方公里，可采儲量在2億噸以上。

三石煤礦區(qū)：該礦區(qū)面積為35平方公里。涵蓋崗李、大營兩個鄉(xiāng)，其中崗

李鄉(xiāng)有西肖莊、窩沈、占莊、韓佐、老莊師、水寨高、聶家、打車周、祥府張、

冉家、楊集等11個村，物探勘查結束后，在原項目區(qū)內西南方向又申報了30平

方公里，遠景儲量為3億噸。

肖莊土礦區(qū)：該礦區(qū)屬企業(yè)投資項目，該礦區(qū)面積為31.2平方公里，共上

了8臺鉆機，初步推斷儲量為1億噸。

邢莊拐揚煤炭礦區(qū)：該礦區(qū)以邢莊鄉(xiāng)拐揚村為中心約35平方公里，物探勘

查已于2006年4月份結束。

地熱水：地殼內巖石和流體中能被人類社會經濟合理開出來的熱量，共分為

蒸氣型、熱水型、地壓型、干熱巖型和巖漿型。目前我縣地熱水分布在縣委院內、

人民醫(yī)院、棉麻工貿公司、三星花園、新新時代廣場溫泉等，主要是工作、生活、

商業(yè)用水，井深平均在800-1200米，水溫約在30-50度。

尉氏縣城位于秦嶺東西向構造體系的東端和新華夏華系第二沉降帶之華北

拗陷復合部位，特定的地理位置、地質構造和地質條件，為開采地下水資源創(chuàng)造

了條件。由于地表水及淺層水遭受污染，近年來供水水源主要是開采中深層水和

深層水。

尉氏縣工業(yè)經濟快速發(fā)展。2011年，全縣規(guī)模以上工業(yè)增加值完成102.9

億元，比2006年增加71.3億元，年均增長22.7版六大產業(yè)規(guī)模以上工業(yè)增加

值完成82.3億元，占規(guī)模工業(yè)的80%,支柱產業(yè)支撐作用逐步顯現(xiàn)；民營經濟

進入全省二十強，工業(yè)經濟綜合實力連年穩(wěn)居全市第一；科技創(chuàng)新能力不斷增強,

被授予省級知識產權優(yōu)勢區(qū)域；22種工業(yè)產品獲省名牌、省優(yōu)質產品稱號，“耐

馳”牌商標獲中國馳名商標，實現(xiàn)了全市中國馳名商標零的突破，工業(yè)經濟發(fā)展

質量有效提升。

1.2、工程概述

此次第二水廠自動化系統(tǒng)設計，為使縣城供水系統(tǒng)更加優(yōu)化，達到縣城供水

系統(tǒng)的合理性，總體規(guī)化尉氏縣自來水綜合自動化系統(tǒng)（SAS）,整合已有系統(tǒng)和

新建系統(tǒng)，搭建自來水公司綜合信息管理平臺，打破以往各自為政的運行模式，

將過去分散的深井泵房有機的結合起來，從設備、數(shù)據(jù)到功能實現(xiàn)完全的資源共

享和用集成。

尉氏第二供水廠自動化控制系統(tǒng)遙控遙測技術的加入，可有效地加強對整個

供水系統(tǒng)的管理，直觀及時地監(jiān)控現(xiàn)場設備運行情況，增強安全供水保障措施，

如實地顯示和記錄各種數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)，既借鑒了國內先進水廠的成功經驗，又充分考慮了本水廠的特殊情

況，并將水廠運行管理經驗融合于自控系統(tǒng)改造設計中，力求使系統(tǒng)具有先進性

和實用性。

第二節(jié)設計依據(jù)

2.1本設計主要依據(jù)如下：

《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006

《尉氏縣第二水廠項目初設要求說明》

尉氏縣城區(qū)供水管網圖

尉氏縣自來水公司現(xiàn)電氣圖

尉氏縣自來水公司第二水廠區(qū)總體布置圖

尉氏縣自來水公司第二水廠工藝流程圖

尉氏縣自來水公司第二水廠深井泵房低壓系統(tǒng)圖

尉氏縣自來水公司第二水廠深井泵房工藝圖

尉氏縣自來水公司第二水廠送水泵房工藝圖

尉氏縣自來水公司第二水廠加氯間工藝圖

2.2相關專業(yè)設計規(guī)范及設計標準

自控系統(tǒng)及在線儀表的設計符合相的IEC標準、中國國家標準以及

IS09000質量保證體系要求。

GB/T12504-1990計算機軟件質量保證計劃規(guī)范

GB/T12505-1990計算機軟件配置管理計劃規(guī)范

GB/T8567-1988計算機軟件產品開發(fā)文件編制指南

GB/T9361-1988計算機場地安全要求

GB/T9385-1988計算機軟件需求說明編制指南

GB/T9386-1988計算機軟件測試文件編制規(guī)范

GB/T10114-1988市以下行政區(qū)代碼編制規(guī)則

GB/T2887-2000電子計算機場地通用規(guī)范

GB/T17859-1999計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準則

GB/T17900-1999網絡代理服務器的安全技術要求

GB/T16680-1996軟件文檔管理指南

GB/T4754-1994國民經濟行業(yè)分類與代碼

GB/T14079-1993軟件維護指南

GB/T14394-1993計算機軟件可靠性和可維護性管理

《低壓配電設計規(guī)范》GB50054-95

《3~110kV高壓配電裝置設計規(guī)范》GB50060-92

《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-95

《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/T16-92

《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》GB50062-92

《通用用電設備配電設計規(guī)范》GB50053-93

《過程檢測和控制系統(tǒng)用文字代號圖形符號》HG/T20505-2000

《自動化儀表選型規(guī)定》HG/T20507-2000

《控制室設計規(guī)定》HG/T20508-2000

《儀表供電設計規(guī)定》HG/T20509-2000

《信號報警、連鎖系統(tǒng)設計規(guī)定》HG/T20511-2000

《儀表配管、配線設計規(guī)定》HG/T20512-2000

《儀表系統(tǒng)接地設計規(guī)定》HG/T20513-2000

《分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定》HG/T20573-95

第三節(jié)設計范圍

尉氏縣自來水的SCADA系統(tǒng)設計為公司調度控制中心一個，第二水廠生產控

制中心一個、深井泵遠程控制設備22套，廠區(qū)及深井泵房視頻監(jiān)控系統(tǒng)1套、

城區(qū)管網壓力監(jiān)測點15個，城市管網流量監(jiān)測點5個，大戶機械水表監(jiān)測點5

個，小區(qū)管網考核水表監(jiān)測點5個，水質在線監(jiān)測系統(tǒng)兩套、尉氏縣自來水門戶

網站一個、低壓配電系統(tǒng)的溫度監(jiān)測報警1套，老水廠及水源井遠程監(jiān)控系統(tǒng)1

套，化驗室設備1套。

本工程自控儀表設計范圍包括第二水廠及老水廠改造工程所需的過程檢測

儀表、水質儀表配置、PLC自動控制系統(tǒng)的設計。建立以PLC為核心的DCS系統(tǒng)。

并對老系統(tǒng)升級改造，實現(xiàn)深井泵運行及加壓、加氯等工藝流程的自動控制。

本次自控儀表主要配合工藝配置相關新建單體的自控系統(tǒng)及在線儀表，實現(xiàn)

各單體的自動控制，并建立監(jiān)控中心及全廠自控網絡實現(xiàn)全公司的集中運行控

制。

第四節(jié)設計原則

4.1設計指導思想

嚴格執(zhí)行國家和工程當?shù)噩F(xiàn)行有效的規(guī)范、標準及專業(yè)規(guī)程，符合國家及地

方方針政策。

整體設計與實用相結合，設計為運行服務，設計標準適中。在滿足工程建設

目標的前提下，方案設計不僅要考慮設計方案的技術經濟先進性和合理性，還結

合當?shù)氐纳a條件、習慣和管理經驗，考慮生產運行安全、可靠、便捷、節(jié)能和

低成本。

設備選型充分考慮實用、可靠、先進，根據(jù)尉氏縣水司的設備使用的實際情

況，合理選擇，達到經濟與效能的良好結合，關鍵設備選擇合資公司生產及以上

標準的設備。

聯(lián)通“信息孤島”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將各水務業(yè)務系統(tǒng)的獨立數(shù)據(jù)有機集成

在一起達到互通共享，實現(xiàn)跨業(yè)務的信息查詢。

充分利用網絡數(shù)據(jù)，提供輔助決策。通過對集成數(shù)據(jù)的深入研究，對比歷史

數(shù)據(jù)，分析當前數(shù)據(jù)，為領導提供行之有效的決策依據(jù)。

建立企業(yè)信息門戶：通過企業(yè)信息門戶發(fā)布各種信息；水質報告、停水通知、

水價信息公司新聞、工作動態(tài)。辦理業(yè)務：網上報修、網上投訴、水費查詢、網

上繳費。為公司內部網和外部網提供一個訪問公司各種信息資源的入口。公司員

工、公司用戶、合作業(yè)戶、上級部門都可以通過這個門戶獲得個性化的信息和服

務。

第二水廠自控設計充分考慮新、老系統(tǒng)結合，對水源系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和自動

控制系統(tǒng)統(tǒng)一考慮，使水廠在整個流程上順暢、使用上方便、控制上統(tǒng)一。

第二水廠設計考慮建設的實施，保證項目合理的同時，盡可能減少今后分期

建設中與已投入生產運行設施之間的相互干擾和影響。

4.2設計原則:

供水微機監(jiān)控系統(tǒng)工程控制設備多，系統(tǒng)設備分散，通訊距離較遠，因此本

技術方案在選擇系統(tǒng)控制設備時，充分考慮了其先進性、實用性、可擴充性、可

維護性、可靠性及集成性。保證提供的是全新的、成熟的、技術先進的且能使該

系統(tǒng)安全可靠運行的完整設備。

A、先進性

系統(tǒng)軟件采用國內一流的工業(yè)組態(tài)軟件來完成系統(tǒng)供水微機監(jiān)控功能。系統(tǒng)

智能無線執(zhí)行終端選用德國西門子S7-200系列PLC模塊，控制終端內所有元器

件均經過嚴格篩選，并進行高低溫實驗和加電老化，保證終端在惡劣環(huán)境下長期

穩(wěn)定、可靠地工作。設備部件均為標準化、模塊化設計，具有良好的替代性。

B、實用性

系統(tǒng)設計功能完善、方便實用，系統(tǒng)軟件用戶界面友好、窗口豐富、內容詳

盡、操作簡便。所選設備采用防水、防火、阻燃材料，具有防破壞、抗干擾等特

性，防止由于設備內部原因造成的不安全因素，防止由于意外接觸、沙塵侵入和

生物的有害進入造成的設備故障。

C、統(tǒng)一性

本工程自控及儀表系統(tǒng)針對新建部分進行設置，與現(xiàn)有系統(tǒng)相對獨立，并在

監(jiān)控中心實現(xiàn)與現(xiàn)有工藝系統(tǒng)的互聯(lián)，共享數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)全公司統(tǒng)一運行管理

D、可擴充性

系統(tǒng)軟硬件均采用模塊化設計，具有良好的兼容性、便于擴展，確保升級或

擴充不改變原有系統(tǒng)結構，不需淘汰原有系統(tǒng)設備。

E、可維護性

控制終端全部采用PLC專用模塊，可通用、互換性強，便于故障診斷和處理,

模塊及外圍器件全部采用導軌式安裝，接插式端子，易于維護和更換。能消除內

部、外部各種干擾信號帶來的不良影響，有足夠的過載保護能力，易管理、易安

裝、易檢測、易維護。

F、集成性

供水微機監(jiān)控系統(tǒng)建立在同一計算機網絡中，在統(tǒng)一的操作運行平臺界面環(huán)

境下，把各控制系統(tǒng)原有分散的設備、功能、信息等，集成為一個相互關聯(lián)的、

統(tǒng)一的、協(xié)調的系統(tǒng)，在功能上更加完整、在界面上更加統(tǒng)一。

G、可靠性

系統(tǒng)設備具有良好的接地保護措施，保證操作人員安全，使用的全部設備均

符合在國內環(huán)境條件下使用。

第五節(jié)設計要求

5.1性能要求

系統(tǒng)設計本著先進、可靠、自動化程度高的原則，確保區(qū)域的供水持續(xù)穩(wěn)定

和設備的運行安全。

系統(tǒng)采用SCADA系統(tǒng)遠程監(jiān)測和控制，監(jiān)測并開啟、停止該區(qū)域水源井和

各個泵站設備，在任何情況下，確保用水。

系統(tǒng)采用分布式結構，對現(xiàn)場硬件實施監(jiān)控、報警，保證其工作安全、可靠。

系統(tǒng)各終端與分站調度中心采用通用協(xié)議的通信方式，可解決通訊傳輸和擴

展不方便的問題。系統(tǒng)實現(xiàn)全自動工作狀態(tài)，最大限度的減少了系統(tǒng)的維護和人

員的工作強度。

根據(jù)現(xiàn)場泵房的地理分布和以及工藝流程，基于集中管理，分散控制的模式,

建立一個技術先進、性能可靠、成效顯著且便于進一步擴充的集現(xiàn)場控制、過程

監(jiān)視和計算機管理于一體的監(jiān)控系統(tǒng),完成對整個工藝過程及全部生產設備的監(jiān)

測與自動控制，實現(xiàn)現(xiàn)場無人值守，總站少人值班的目標。

本次設計方案是針對第二水廠資料中關于尉氏縣水源地工程工藝、生產設備

等的概要描述進行監(jiān)控系統(tǒng)的配置。

5.2功能要求

本工程采用國際最新的IEC61850標準（2001年6月頒布）進行設計，是一個

全開分布式、集散型、網絡化的完全基于以太網結構集成的系統(tǒng)；從實際出發(fā)，

硬件和軟件系列化，能夠靈活地安裝系統(tǒng)，方便地進行系統(tǒng)維護與擴展，實現(xiàn)了

真正意義上的開放式；

在覆蓋了大型集散系統(tǒng)的安全性、冗余、集成的用戶界面及信息讀取功能基

礎上，又增加了豐富的MIS.DSS、GIS功能；系統(tǒng)的軟硬件規(guī)模變換靈活，通

信設置簡單，系統(tǒng)兼容性強，可以方便地將許多功能集成在一起，幫助用戶完成

工廠的過程控制與信息管理；

由一個完整的數(shù)據(jù)庫來協(xié)調所有的組態(tài)活動，數(shù)據(jù)庫里的所有數(shù)據(jù)都是自動

可得，而不需要一個特定的連接在數(shù)據(jù)庫里轉換信息，系統(tǒng)組態(tài)方案在運行時是

分散到節(jié)點上；

能夠做到“全公司信息集成”，使之滿足用戶對全公司自動化過程與生產管

理中的自動監(jiān)測、控制，以及現(xiàn)代化管理的需求；通過高速透明的以太網結構，

SAS將工廠管理信息和生產過程信息完全集成為一個完整的數(shù)據(jù)庫（在國際

IEC-61850標準中又被稱為企業(yè)的I/O設備字典，以方便控制建模）；自來水公

司各工段、各水廠，以及企業(yè)管理層均可在相同的網絡上高速實時就地共享所有

的信息與數(shù)據(jù)；系統(tǒng)向上開放，面對所需要的工作人員（包括上層管理人員），

使其能夠自由地訪問范圍廣泛的工廠數(shù)據(jù)來對生產過程及管理情況進行報告和

分析，有助于更好地管理生產過程和經營業(yè)務；系統(tǒng)向下開放，可使現(xiàn)場智能儀

表實時反饋信息，并接受系統(tǒng)送回的信息，進行預測性維護報警與現(xiàn)場設備管理;

系統(tǒng)在一個安全開放的網絡環(huán)境中運行，系統(tǒng)管理員可以在組態(tài)時規(guī)定用戶

權限，這些用戶權限可有一個被定義的“控制范圍”，使他們在指定的區(qū)域內適

用；也可限定用戶工作站只能觀察和操作指定工作區(qū)域的過程控制；這種安全性

可對單獨工作站定義，同時也可對指定用戶定義；

系統(tǒng)通常采用32位多任務操作系統(tǒng)--WindowsNT為其系統(tǒng)操作環(huán)境；各

層網絡系統(tǒng)均采用標準的以太（Ethernet）網通訊，通訊網絡能完全冗余；

SAS用軟件系統(tǒng)的設計與開發(fā)，不僅需要有工業(yè)生產過程實時監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)

軟件的全部功能，而且需要有工業(yè)生產過程管理（含設備管理）功能，同樣包

含了網絡自動抄表收費的全部功能。

5.3控制系統(tǒng)結構組成

全廠控制系統(tǒng)分為三層結構：信息層，控制層，設備層。

一、信息層：

由監(jiān)控中心的工程師站、歷史數(shù)據(jù)服務器，Web/MIS服務器，以太網交換機

及大屏幕顯示屏等監(jiān)控操作設備及局域網組成；

二、、控制層：

主要有主調度機中心站和分站組成及運行數(shù)據(jù)采集服務器，工業(yè)以太環(huán)網交

換機及全廠環(huán)形10Mbps快速光纖以太網、控制子網等組成。

三、設備層：由現(xiàn)場運行設備、檢測儀表、高低壓電氣柜上智能單元、專用

工藝設備附帶的智能控制器以及現(xiàn)場總線網絡等組成。

5.4控制模式

水廠自動化系統(tǒng)為以PLC控制為基礎的集散型控制系統(tǒng)。設備的軟硬件及系

統(tǒng)配置按現(xiàn)場無人值守，水廠監(jiān)控中心集中管理運行的標準設計。

水廠設備的控制模式設三級控制：就地、現(xiàn)場PLC控制站、監(jiān)控中心。上、

下控制級之間，下級控制的優(yōu)先權高于上級。就地控制級設有“就地/遙控”兩

種方式，各設備均可通過“就地/遙控”選擇開關切換實現(xiàn)手動操作。當現(xiàn)場

PLC站發(fā)生故障時，可通過就地控制級上的“就地/遙控”選擇開關切換實現(xiàn)設

備的就地手動操作?，F(xiàn)場PLC控制站及監(jiān)控中心均通過軟件設置“程序自動/設

備點動”兩種模式。一般情況下，監(jiān)控中心負責遠程監(jiān)視水廠運行及必要的參數(shù)

調整與設備點動，水廠各流程的設備自動控制均由現(xiàn)場PLC站完成。當監(jiān)控中

心的設備或通信網絡發(fā)生故障時，不影響水廠各供水構筑物的正常運行。各現(xiàn)場

PLC站可按預先設置的運行模式來監(jiān)控各工藝流程的運行。操作人員也可通過柜

面設置的觸摸屏調整運行參數(shù)及點動控制。

5.5自控系統(tǒng)技術指標

生產工藝控制：

出廠水壓力的控制誤差Z\PW±0.02Mpa

出廠水余氯控制誤差ACLW±0.IPPm

出廠水濁度的控制范圍TuW0.1NTU

24小時無須人為干預，生產正常運行，出廠水質、水壓、水量符合指標，設

備正常運行。

PLC系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)及通信系統(tǒng)平均無故障間隔時間MTBF>20,000小時

時間參數(shù)：

主機的聯(lián)機啟動時間tW2分

報警響時間tW3秒

單項數(shù)據(jù)查詢時間tV5秒

實時數(shù)據(jù)更新時間tW3秒

控制指令的響時間tW3秒

計算機畫面的切換時間tW0.5秒

5.6、監(jiān)控中心

公司新建調度監(jiān)控中心，用于全公司工藝流程系列的監(jiān)控。本次工程利用現(xiàn)

有設備，針對建設全新的第二水廠監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全部工藝流程的監(jiān)控管理。

新建系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)相對獨立，并在監(jiān)控中心實現(xiàn)與現(xiàn)有自控系統(tǒng)的互聯(lián)，共享

數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)全廠統(tǒng)一運行管理。

5.7、主要設備：

1）、監(jiān)控中心

操作員站、工程師站、打印機、大屏幕顯示系統(tǒng)。

2）、控制設備機房

運行數(shù)據(jù)服務器（互為熱備用）、歷史數(shù)據(jù)服務器、10兆以太網主干交換機、

Web/MIS服務器深井泵通訊的通訊設備。

主要設備功能：

1）、運行數(shù)據(jù)服務器

運行數(shù)據(jù)服務器（熱備）作為全公司控制的核心，實時采集各廠監(jiān)控數(shù)據(jù)和

工況進行存儲和處理，并能生成各種表格，以便管理局域網和其它網上授權的計

算機進行調用、查詢、檢索和打印。具有安全登錄、密碼保護和數(shù)據(jù)傳輸功能，

支持TCP/IP協(xié)議，可以與企業(yè)管理系統(tǒng)（MIS）,地理管網信息系統(tǒng)（GIS）無縫

集成。服務器中保存了水廠自動控制系統(tǒng)公用的數(shù)據(jù)和應用程序，并配置有最新

Windows操作系統(tǒng)（服務器版）、監(jiān)控軟件及數(shù)據(jù)庫軟件等軟件系統(tǒng)。運行數(shù)據(jù)

服務器通過工業(yè)以太環(huán)網與PLC系統(tǒng)連接。

2）、操作員站

操作員站分別獨立工作，通過局域網與運行數(shù)據(jù)服務器連接，提供動態(tài)的工

藝監(jiān)控圖形及友好的人機界面。在控制圖形上通過鼠標和鍵盤對工藝參數(shù)進行修

改，對工藝過程和控制設備進行控制和調節(jié)；在設備及工藝過程中發(fā)生故障時發(fā)

出警報，顯示故障點和故障狀態(tài)，按照報警等級做出相關反應，記錄故障的信息;

可設立不同的安全操作等級，針對不同的操作者設置相的加密等級，記錄操作員

及其操作信息。

3）、工程師站

配有多種工具軟件，具有與操作員站一樣的人機界面，能進行實時數(shù)據(jù)、歷

史運行數(shù)據(jù)、故障的記錄、查詢和顯示。能對PLC和上位機用軟件，管理軟件

等進行在線編輯、調試。同時可以在網上對PLC進行在線診斷。

4）、歷史數(shù)據(jù)服務器

歷史數(shù)據(jù)服務器是整個公司控制運行、管理數(shù)據(jù)的存儲核心，配置有與監(jiān)控

系統(tǒng)同品牌的實時數(shù)據(jù)庫軟件。所有數(shù)據(jù)均采用冗余備份技術。

5）、Web/MIS服務器

配置相MIS系統(tǒng)服務程序，用于全公司的信息化管理及辦公自動化，并且

搭建WEB服務，提供相關功能遠程B/S模式訪問服務。

6）、大屏幕顯示系統(tǒng)

公司調度中心內大屏幕顯示系統(tǒng)由LCD顯示墻1套以及圖像工作站等組成。

該LCD顯示屏系統(tǒng)用于包含現(xiàn)有工藝在內的全廠流程顯示及CCTV安保系統(tǒng)的監(jiān)

視報警顯示。LCD顯示墻由12塊46'LCD顯示屏拼接而成，按3行4列布置。

7）、通訊設備

監(jiān)控中心通過防火墻及路由器接入由通訊運營商提供的通訊網絡，實現(xiàn)與深

井泵站通訊。

8）、PLC系統(tǒng)

根據(jù)本次工藝設計單體布置位置、工藝功能，在深井泵房、送水泵站設置PLC

現(xiàn)場控制主站。在加藥間、處設置PLC現(xiàn)場控制子站，并通過通訊總線接入就

近現(xiàn)場控制主站。

所有單體的控制系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站無人職守，所有PLC主站設置可就地

操作的觸摸屏人機接口用于該控制站內設備調試、維護及急使用?，F(xiàn)場控制站

實時采集工控和生產數(shù)據(jù)，提供動態(tài)的工藝監(jiān)控圖形，具備友好的人機界面。在

設備及工藝過程中發(fā)生故障時發(fā)出警報，顯示故障點和故障狀態(tài)，按照報警等級

做出相關反，記錄故障的信息。各PLC控制站主要監(jiān)控內容及實現(xiàn)功能如下：

(1)送水泵房PLC主站(PLC2)

在送水泵房控制室內設置PLC2現(xiàn)場控制站，實現(xiàn)取水泵房工藝參數(shù)采集及

設備監(jiān)控。該PLC站設置觸摸屏及操作計算機用于人員巡檢使用。PLC2站通

過公共網絡+VPN方式與水廠監(jiān)控中心的通訊，上傳運行參數(shù)，并接受調度控制。

PLC控制站的監(jiān)控設備詳細如下：

泵房

吸水井液位計

泵后壓力變送器

水泵機組溫度

水泵

電動閥門

電力儀表

原水總管

總管壓力變送器

總管流量計

點數(shù)合計(預留30%余量)

PLC2主站主要功能：

泵房內水泵及相的閥門可實現(xiàn)一體化操作，并能實現(xiàn)設備運行周期的自動切

換。

各類設備的運行狀態(tài)檢測，故障發(fā)生后自動切換備用設備。第二水廠監(jiān)控中

心的調度命令控制水泵的投入或退出。

對配電系統(tǒng)電氣參數(shù)和設備狀態(tài)進行監(jiān)測。

所有設備的工況、水質參數(shù)及工藝參數(shù)的檢測，進行歷史數(shù)據(jù)的積累、維護，

以保證設備的正常、經濟運行。

PLC1通過工業(yè)以太網方式連接如下就近PLC子站：對二氧化氯制備加注

系統(tǒng)的有關設備及工藝參數(shù)的監(jiān)控及檢測。

深井PLC的主要功能包括：

為深井泵配套提供自動控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)場電臺連接各控制系統(tǒng)，采集相關

設備運行狀態(tài)及工藝參數(shù)，并控制深井泵的開停及投加氯量。投加氯量由PLC根

據(jù)深井泵水流量前饋控制。通過電臺交換機接入全廠光纖環(huán)網，將所有數(shù)據(jù)上傳

至水廠的監(jiān)控中心，并接受其遠程監(jiān)控。

第六節(jié)工程設計目標

控制目標:第二水廠采用技術先進，便于管理的工藝流程，部分引進國內外

先進設備，對水源地、配水廠的主要生產工藝實行自動化管理。運用數(shù)據(jù)采集監(jiān)

測系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集、自動控制、科學調度、使尉氏縣自來水公司成為具有現(xiàn)

代科學管理水平的新型信息化水司。

水質目標:全部水質監(jiān)測項目符合國家衛(wèi)生部頒發(fā)的《生活飲用水水質衛(wèi)生

規(guī)范》標準。

水壓目標:本次供水范圍為整個規(guī)劃城區(qū)，通過管網平差計算，確定二級泵

房揚程為0.32Mpa,城區(qū)最不利點自由水頭不低于0.25Mpa,保證六層樓供水，

以滿足城市供水的需要。

第二章生產過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）

第一節(jié)、整體系統(tǒng)設計方案

1.1.系統(tǒng)方案（見系統(tǒng)示意圖）

測點”測點N

供水系統(tǒng)主要由水源井、升壓泵站、水廠等組成。水源地有深井22眼，主

要用于給供水系統(tǒng)提供水源。升壓泵站的作用是將水輸送至水廠清水池內，升壓

泵站有清水池，離心泵，升壓泵為繼電器控制。升壓泵站出口有流量計，流量在

值班室內通過組態(tài)畫面顯示。水廠的作用是將進入縣城供水管網前的水消毒，通

過升壓自動給管網供水。水廠清水池設液位顯示儀，系統(tǒng)可根據(jù)該液位的高低，

控制深井泵的啟停。

供水自動化控制系統(tǒng)必須與完善的供水工藝、合理可靠的控制對象以及嚴格

的運行管理規(guī)程等密切配合起來，整個系統(tǒng)才能正常可靠的運行。因此，在系統(tǒng)

設計時，嚴格把握總體技術指標，在系統(tǒng)組態(tài)、PLC配置、GPRS模塊選型等方面

一開始就準確合理，充分發(fā)揮通訊終端、PLC、計算機的功能，大力用先進的計

算機、通信等先進技術。

在選擇監(jiān)控系統(tǒng)控制設備容量、性能、環(huán)境及擴展能力時，充分考慮到水源

井遙測、遙控系統(tǒng)、泵開、泵停及參數(shù)遙測等全過程的監(jiān)控、報警、保護、顯示、

管理的功能要求，并考慮到與其它網絡系統(tǒng)的接口安排。

為了集中管理，綜合經濟、合理、實用性等方面的原則，現(xiàn)將所有的井群并

入到一個監(jiān)控系統(tǒng)中。

1.2.系統(tǒng)組成

生產過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)由公司中心調度室、控制站及配水管網壓

力、流量、閥門遙測系統(tǒng)等四部分組成。

中心調度室由以下幾部分組成（附圖）

A主機：工控機。

B系統(tǒng)軟件：含數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)庫處理，本系統(tǒng)使用國內一流的組態(tài)軟件

實現(xiàn)該功能。

C數(shù)傳終端：含MODEM,本系統(tǒng)采用功率較大、連續(xù)工作能力強的GPRS模

塊。

D直流穩(wěn)壓電源：抗高頻干擾能力強、紋波小、并有足夠的帶載能力及連續(xù)

工作能力；還具有電流電壓指示、過流、過壓保護及防雷等功能，選用線性電源。

水廠控制站由水源井分站和升壓泵分站組成

1.水源井分站由以下幾部分組成（見水源井示意圖）

A一次儀表：如壓力變送器、流量計、電流變送器、電壓變送器、開關量等。

B22套RTU：含數(shù)據(jù)采集、處理軟件及與上位機的通訊軟件。

C數(shù)傳終端：含MODEM,可不受距離的遠近選擇GPRS通訊終端；如需要在

野外的惡劣環(huán)境中工作，則選擇環(huán)境特性良好的數(shù)傳電臺。

D直流穩(wěn)壓電源：抗高頻干擾能力強、紋波小、并有足夠的帶載能力；具有

過流、過壓保護及防雷等功能。

2、升壓泵分站由以下幾部份組成

AMCU程控柜：安裝在升壓泵房內，升壓泵終端裝在MCU程控柜內。與安

裝于現(xiàn)場的一次儀表連接。

B一次儀表：如壓力變送器、流量計、電流變送器、電壓變送器、開關量等。

C直流穩(wěn)壓電源：抗高頻干擾能力強、紋波小、并有足夠的帶載能力；具有

過流、過壓保護及防雷等功能

通訊系統(tǒng)

1本供水微機監(jiān)控系統(tǒng)主調度機與智能無線終端采用無線數(shù)傳電臺與主機完

成通訊功能。

2數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)將各CPU處理單元、輸入/輸出模塊及人機接口和系統(tǒng)外設

聯(lián)接起來，以保證可靠和高效的系統(tǒng)通訊。

1.3系統(tǒng)整體實現(xiàn)功能

系統(tǒng)設計一套主調度端，安裝在新水廠中控室內，負責對各個設備進行監(jiān)控。

在升壓泵房內設計安裝一套MCU程控柜，包括升壓泵的控制，電源的分配，

狀態(tài)采集等。

建水廠井群共設計22眼井，每眼井安裝一套終端。在此井群加一終端，集

中控制。各終端與主機通信采用無線傳輸。

可實時監(jiān)測水廠運行各單元狀態(tài)及水質PH、濁度、余氯以及分段壓力點、

流量點等數(shù)據(jù)。

每眼井需測量的參數(shù)包括：流量、電流、電壓、管道壓力、電量。

每眼井能實現(xiàn)單井遠程啟動、停止操作，并且可根據(jù)流量或壓力的大小啟動

或停止輸水泵。具有過流、過載、欠壓等保護功能。

深井泵房內安裝防盜探頭，整個系統(tǒng)具有預警功能。

在系統(tǒng)中可以對供水管網測壓力和流量等參數(shù)。

1.4系統(tǒng)各部分功能

本系統(tǒng)采用二級管理方式，各控制對象受無（有）線智能終端控制器控制，

各控制器且可單獨工作、單獨編程，同時又互相聯(lián)網，接受上位機的監(jiān)控，上位

機故障或線路故障時，無（有）線智能終端控制器仍能控制受控設備正常工作，

控制器核心部件為微處理器。

系統(tǒng)融計算機技術、無線電通訊技術、自動控制技術為一體，實現(xiàn)了對整個

供水系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。系統(tǒng)通過工業(yè)以太網可以與水廠其它系統(tǒng)接口，并配置

接口設備，實現(xiàn)將設備運行狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)及信號傳至其它控制系統(tǒng)。

1.4.1上位機主要功能

上位機軟件采用中文版WindowsXP操作平臺，監(jiān)控軟件采用國內一流的專用

自動化控制組態(tài)軟件。監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺，

它能同時和國內外各種工業(yè)控制廠家的設備進行網絡通訊，它可以與高可靠的工

控計算機和網絡系統(tǒng)結合，便可以達到集中管理和監(jiān)控的目的，同時還可以方便

的向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來實現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件

系統(tǒng)來進行集成。使用組態(tài)王，組態(tài)軟件用戶可以方便、快速地構造不同需求

的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。用戶界面友好、圖形豐富、內容詳實、操作簡便。

上位機主要功能包括：遙控功能、圖形顯示、實時數(shù)據(jù)采集、遠方控制和

手動控制相結合、告警信息處理功能、實時和歷史趨勢、防盜報警功能、終端設

備自動保護功能等。

1）遙控、遙測功能

上位機可對執(zhí)行終端進行遙控、遙測等操作，為確保系統(tǒng)操作的可靠性，對

系統(tǒng)中的各項重要操作均伴有語音提示，并需操作員確認后方可執(zhí)行。

2）圖形顯示

上位機可在顯示屏幕上顯示內容豐富詳細的漢化監(jiān)控畫面，各畫面間可任意

切換，畫面刷新時間小于1秒。系統(tǒng)的主要監(jiān)控畫面（見附件）：

系統(tǒng)主畫面（可查看各井分布、實現(xiàn)各設備的操作、監(jiān)視設備運行狀態(tài)及相

關的數(shù)據(jù)。各分站與主調度端通訊狀態(tài)的顯示等）

升壓泵分布畫面

升壓泵啟動、停止畫面

水源井啟動、停止畫面

報警畫面（當壓力、告警等報警信號產生時，計算機自動顯示報警畫面，

操作人員可看到詳細的報警信息。同時可通過音箱發(fā)出聲報警，聲報警可以復位

消聲，直到下一個報警產生時發(fā)出報警聲。）

趨勢圖

數(shù)據(jù)報表（將設備啟停時間、電流、電壓、液位等參數(shù)以日報表的形式保存,

該報表可按日期打印。）

故障診斷畫面等各種監(jiān)控畫面

3）實時數(shù)據(jù)采集

控制終端實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，通過無線數(shù)傳電臺或有線方式送到主調度

機，經后臺處理后以數(shù)字、文字、顏色變化、聲音等方式動態(tài)顯示在監(jiān)控畫面上。

4）遠方控制和手動控制相結合

遠方控制是指操作員在監(jiān)控中心對被監(jiān)控設備執(zhí)行遙控啟停等操作。手動控

制是指操作員到現(xiàn)場，通過就地控制箱的控制按鈕對設備進行啟停操作。當進行

遠方操作時，手動不能控制；當進行手動操作時，遠方不能控制。

5）告警信息處理功能

當現(xiàn)場設備異常時，系統(tǒng)以圖形顏色變換、文字、聲音等方式在主調度機上

顯示，并記錄報警設備的名稱、報警時間、報警類型等相關信息。

系統(tǒng)可根據(jù)用戶要求制作各類數(shù)據(jù)報表，其中可包括日報表、周報表、月報

表、年報表。

6）實時和歷史趨勢

系統(tǒng)可根據(jù)設定周期自動保存數(shù)據(jù)信息，用戶可隨時查看實時和歷史趨勢變

化情況，并可隨時打印。

7）防盜報警功能

泵房紅外線防盜探測器，當有人進入泵房內，終端自動將告警信號上報給主

調度機，提醒操作人員注意，并根據(jù)實際情況進行處理。

L4.2智能終端機主要功能

智能無線終端主要功能包括電機的啟?？刂啤㈦姍C運行狀態(tài)、遙控/就地切

換狀態(tài)以及供電電壓、設備運行電流、流量、管道壓力、電量及設備運行狀態(tài)等

相關參數(shù)的實時采集，并具有防盜報警功能。

MCU程控柜特殊功能

MCU監(jiān)測的數(shù)據(jù)有泵站電壓、各泵電流、出口流量、出口壓力、各泵運行狀

態(tài)、故障狀態(tài)等，MCU可根據(jù)主調度機下發(fā)指令來啟動或停止升壓泵設備，，系

統(tǒng)投運后，幾臺升壓泵平時只需常開的處于運行狀態(tài)，另外的升壓泵處于備用連

鎖狀態(tài)，這樣當運行中的升壓泵出現(xiàn)故障跳閘時，其余的升壓泵中將至少有一臺

會立即啟動，此時出現(xiàn)故障跳機的那臺升壓泵處于連鎖解除狀態(tài)。而連鎖啟動的

升壓泵此時仍處于連鎖狀態(tài)。

智能終端機選用西門子S7-200PLC,所有輸入、輸出口全部采用光電隔離,

其中I/O口全部采用機外繼電器隔離，以提高可靠性。這兩種終端共有功能：

數(shù)據(jù)采集：終端設備實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，包括：供電電壓、設備運行電流、

壓力、流量等參數(shù)。數(shù)據(jù)轉換精度0.02%,運行速度0.37US/布爾指令。

執(zhí)行命令：終端機可隨時執(zhí)行主調度機下發(fā)的遙測、遙控、遙調命令，并將

執(zhí)行命令情況和設備運行參數(shù)上報給主調度機。

3）設備保護告警：終端設備加電后，以毫秒級檢測所有被控設備的運行參

數(shù)，并與設定限量進行比較，如參數(shù)超過限量，則上報給主機或進行自我保護，

對電機啟動時間，進行延時監(jiān)視。

4）防盜報警功能：泵房終端機接有防盜探測器，在有人進入泵房時，可自

動上報信號。

5）現(xiàn)場操作

終端機配有數(shù)據(jù)顯示扳，在現(xiàn)場可設置或顯示設備各運行參數(shù)以及對PLC進

行各種操作。

6）通訊

水源井終端通訊主要通過數(shù)傳電臺以無線方式和主調度機進行通訊，隨時執(zhí)

行主調度機下發(fā)的命令，并反饋現(xiàn)場運行狀態(tài)和各種參數(shù)。升壓泵終端以有線方

式與主調度機相互通訊。

7）終端設備自動保護功能

設備上電后，終端將以毫秒級監(jiān)測被控設備運行參數(shù)，如電壓、電流、水

位、壓力等參數(shù)，并實時和設定值進行比較，當連續(xù)監(jiān)測到設備運行參數(shù)超

過設定值時，如電流過上限、電流過下限、電壓缺相、電壓超上限、電壓過下限、

水位過上限、壓力超上限等，終端將先停掉運行設備，并將告警信息上報給主調

度機，便于運行人員及時了解設備故障情況。

1.4.3.管網遠程測控終端的功能特點

?采集管網壓力、流量、流向、電池電壓等數(shù)據(jù)。

?將采集數(shù)據(jù)主動上報到調度中心；支持定時上報和監(jiān)測數(shù)據(jù)超限上報。

?支持多種供電方式：電池供電、太陽能供電、市電供電。

?大容量可充電電池供電、太陽能供電、市電供電條件下支持調度中心隨時問

詢。

?采用GPRS、短消息無線通信方式。

?現(xiàn)場可存儲、顯示、查詢壓力、流量等數(shù)據(jù)及工作參數(shù)。存儲數(shù)據(jù)21萬條。

?數(shù)據(jù)存儲間隔、數(shù)據(jù)上報間隔可以設置。

?防水防潮等級高，測井內安裝時：IP68。

?4節(jié)高能電池可數(shù)據(jù)發(fā)送21萬條，lOOAh可充電電池充電1次可使用3-4個

月。

?為現(xiàn)場壓力變送器提供直流電源：5V、12V、24V。

?支持遠程升級設備程序、設定參數(shù)。

1.4.4.水司調度中心功能

?監(jiān)測整個城市供水管網測點的壓力、流量、流向、水質信息。

?監(jiān)測各水廠出廠流量、出廠壓力、清水池水位、加壓泵工作狀態(tài)。

?監(jiān)測加壓泵站的水池水位、進口壓力、水泵工作狀態(tài)、出口壓力；遠程控制

加壓泵的啟停。

?監(jiān)測直供水泵工作狀態(tài)、出口流量、出口壓力；遠程控制水泵的啟停。

?監(jiān)測城市備用調節(jié)水池的水位。

?生成每個測點的壓力、流量數(shù)據(jù)曲線；生成每條管線壓力分布曲線。

?生成各種工作報表。

?輔助預測、發(fā)現(xiàn)爆管事故；提供輔助決策建議。

?存儲、查詢、對比歷史數(shù)據(jù)。

?遠程維護監(jiān)測設備。輔助管理管網管道、閥門、變送器、流量計等設備。

第二節(jié)分項設計方案

2.1.生產調度指揮中心

目前，尉氏縣自來水公司沒有建立水廠控制室、配水管網壓力監(jiān)控系統(tǒng)以及

流量監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1.1、系統(tǒng)配置的基本原則

作為一個現(xiàn)代化的縣城供水信息在線監(jiān)測系統(tǒng)，必須能結合信息化技術的發(fā)

展，在該監(jiān)測系統(tǒng)中，采用集中管理、分散控制的集散監(jiān)控系統(tǒng)體系結構，通過

全計算機監(jiān)控方式，簡化常規(guī)控制手段。系統(tǒng)的配置和設備選型符合計算機技術

發(fā)展迅速的特點，充分利用計算機領域的先進技術，并結合GPRS傳輸技術/數(shù)傳

電臺自動化程度要求高的特點，使系統(tǒng)運行管理智能化，并能方便地完成與其他

管理信息計算機系統(tǒng)的連接。系統(tǒng)軟硬件均采用模塊化、結構化設計，具有高度

的可靠性、安全性、實時性、實用性、靈活性和便于擴充。

2.1.2、系統(tǒng)運行控制方式

城市管網壓力監(jiān)測點15個，城市管網流量監(jiān)測點5個，大戶機械水表監(jiān)測

點5個，小區(qū)管網考核水表監(jiān)測點5個，設計在每個監(jiān)控點上設置一臺數(shù)據(jù)采集

RTU。RTU完成管網壓力、流量的共同采集和處理，然后通過中國移動的GPRS網

絡系統(tǒng)或數(shù)傳電臺把檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心進行顯示和處理。對水廠監(jiān)測點，

設置一套PLC對送水泵的工況和出廠水水壓水質和水量等參數(shù)進行采集，通過有

線光纖（電信公司）方式接入公司生產調度指揮中心的計算機，中心監(jiān)控計算機

接收到數(shù)據(jù)以后進行分析和處理，自動生成歷史曲線和進行超標報警并自動記入

數(shù)據(jù)庫，以便故障處理和分析。

2.1.3、系統(tǒng)結構

生產過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)由公司中心調度室、水廠控制室及配水管

網壓力、流量、閥門遙測系統(tǒng)等四部分組成。

調度室負責監(jiān)視所有生產工藝過程及生產調度。調度室配置兩臺計算機、其

中一臺為服務器，另外一臺為操作員站。服務器負責整個系統(tǒng)的組態(tài)和程序下裝,

數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)正常運行時可兼做操作員站。操作員站負責所有監(jiān)測點的實時監(jiān)

控及水廠設備狀態(tài)工藝參數(shù)監(jiān)控。一臺生產工藝過程顯示屏、一臺UPS供電單元

和一臺打印機。由于距離水廠控制站比較遠，通過中國移動光纜以太網作為傳輸

介質，與水廠控制站服務器連接，在調度室實現(xiàn)生產工藝流程的監(jiān)視或調度。

水廠控制站負責一級、二級泵站的管理及一級、二級泵站的數(shù)據(jù)采集和供水

系統(tǒng)的控制。水廠控制室設置有兩臺計算機，其中一臺為服務器，另外一臺為操

作員站。服務器負責整個系統(tǒng)的組態(tài)和程序下裝，數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)正常運行時可

兼做操作員站。操作員站負責所有數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控及供水系統(tǒng)的控制。系統(tǒng)還將

配置一臺生產工藝過程顯示屏、一臺UPS供電單元和一臺打印機。另外，水廠控

制站服務器通過中國移動光纜專線以太網連接公司調度室服務器。通過中國移動

光纜專線以太網連接公司調度室服務器。

2.1.4、系統(tǒng)功能

監(jiān)控系統(tǒng)開放、靈活，可以對系統(tǒng)進行監(jiān)測、控制，具有動態(tài)畫面顯示功能、

報警、報表輸出功能、趨勢預測功能、歷史數(shù)據(jù)存儲功能。軟件采用全中文操作

模式，能夠組態(tài)中文顯示畫面等功能。具有使用方便、簡單易學、軟件組態(tài)靈活

的特性，該確保用戶可快速開發(fā)出實用、可靠、有效的自動控制系統(tǒng)。

具有WEB發(fā)布功能，十用戶可同時訪問。在總公司機關實現(xiàn)局域網數(shù)據(jù)共享

和網絡發(fā)布。

中央控制室監(jiān)控系統(tǒng)完成的功能有四類：

第一類是管理功能：即生成工藝流程，提供清晰、友善的人機界面，生動形

象地反映工藝流程、實時數(shù)據(jù)，完成報警、歷史數(shù)據(jù)、歷史趨勢曲線的儲存、顯

示和查詢。生成、打印各類生產運行管理報表。

第二類是對設備的控制功能：即在基于圖形模擬按鍵和中文對話框方式上，

操作人員在中控室計算機工作站通過鍵盤和鼠標下達開/停機命令；

第三類功能是通訊功能：中心控制室監(jiān)控系統(tǒng)與其它系統(tǒng)進行通訊，如各現(xiàn)

場RTU站之間的通訊，與水廠分控中心通訊等等。

第四類功能是后臺處理及分析功能：對各個區(qū)域的用水量進行統(tǒng)計分析，為

用水需求研究、可行性引水量和水質研究、水力模型提供數(shù)據(jù)。

第一類功能敘述如下：

a.動態(tài)圖形及實時數(shù)據(jù)顯示

在計算機工作站、服務器和DLP上動態(tài)實時顯示水廠的生產工藝流程、一級

泵站、二級泵站的生產工藝流程、管網壓力監(jiān)測點、管網流量監(jiān)測點、大用戶水

表監(jiān)測點、管網調度遠程控制閥工運行狀態(tài)運行趨勢、各凈水環(huán)節(jié)的工藝和電氣

等生產數(shù)據(jù)，使生產管理人員掌握當前生產運行情況，實現(xiàn)多層次監(jiān)控。

動態(tài)圖形的總體結構形式為分層展開式，畫面包括：

監(jiān)控系統(tǒng)總圖

第二水廠動態(tài)工藝流程總圖

自控系統(tǒng)總圖

送水泵房動態(tài)工藝流程圖

深井系統(tǒng)動態(tài)工藝流程圖

管網壓力監(jiān)測點、管網流量監(jiān)測點、大用戶水表監(jiān)測點、動態(tài)工藝流程圖

主要參數(shù)實時/歷史趨勢圖

各主要設備的狀態(tài)和電路圖

檢測儀表位置圖

b.趨勢圖功能

用棒狀圖或線狀圖顯示歷史趨勢或當前趨勢，選擇1條至4條實時或歷史趨

勢圖在同一時間內顯示在一幅畫面上。模擬量的變化范圍值表示在圖形的縱坐標

上。當前趨勢顯示根據(jù)實時原理不斷校正，光標值也被顯示。

同時一幅畫面上可在一個時間軸上用不同顏色來顯示1至4條不同的曲線；

操作員可以方便調整趨勢顯示的時間坐標或輸入范圍；

每個測量變量趨勢圖是以時間為背景的，其時間跨度可選擇。操作人員能夠

輸入開始時間和結束時間。隨著時間跨度的變化，采樣頻率也相變化；

為加快數(shù)據(jù)檢索時間，趨勢曲線所用的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中一個特定的區(qū)

內，以新棄舊;

每個模擬信號采用垂直的棒狀圖形來表達其大小，并在棒的頂部和底部用數(shù)

字量顯示其量值，以工程單位表示的該模擬量的最大和最小值分別顯示在該棒狀

圖形的頂部和底部。數(shù)據(jù)庫中有關該模擬量的報警設定值以彩色顯示在棒上和棒

下的邊上。

C.報警處理

在任何時候和在任何顯示上工作站均能在畫面頂部或底部顯示出總的報警

信息，這些報警信息使操作人員可以快速地調用與本報警有關的畫面，并將相關

報警信息實時發(fā)送到各個相關部門及負責人；

所有報警信號以時間先后排隊，該隊列可以在畫面上顯示并存儲在內存內；

在任何時候，該隊列保留最新的128個報警點。這個歷史報警隊列，操作人

員可以從鍵盤上的一個專用鍵來獲?。?/p>

這個歷史報警隊列在畫面上采用顏色的閃爍和顏色的變化來表示一個報警

信號是否確認和是否以恢復到正常的工況；

在產生任何一個報警信號時，工作站產生一個報警聲音以提醒操作人員，并

可按鍵盤上的一個特定鍵來消除報警聲音；

報警內容登錄在數(shù)據(jù)庫事件登錄清單內，如果需要可以按要求調用并按命令

打?。?/p>

對于長期不正常事件（由監(jiān)視人員對輸入信號確認后）可禁止報警和登錄。

對于已確認的報警帶上報警發(fā)生時標，存入報警數(shù)據(jù)庫；

對于未確認的報警持續(xù)發(fā)出聲光報警，直至值班人員確認，在報警時間內依

據(jù)采集信號動態(tài)改變報警級別。

d.歷史數(shù)據(jù)的管理歷史數(shù)據(jù)的存檔

所有搜集的實時數(shù)據(jù)都按類型、名稱、屬性分類，按時序依次存檔，并及時

寫入網絡硬盤。網絡硬盤能保存至少一年的歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)的永久保存是寫

入光盤。

歷史數(shù)據(jù)的采集周期在5分鐘到24小時內可調。

從歷史存儲數(shù)據(jù)，我們能夠計算最小值、最大值、平均值、標準值、偏差值、

累積值和其它特殊的方程式。此外，運用程序的結果也可以存儲再歷史資料庫。

該系統(tǒng)能存儲足夠數(shù)量的模擬信號值。

歷史數(shù)據(jù)的顯示

事件類：按要求進行檢索。最新的事件列在第一個頁面上第一條。

表格類：可按站名、點屬性、實時值，并用顏色和符號表明數(shù)據(jù)性質。也可

以在表格上用“指針”選定數(shù)據(jù)點，對其設定值，測量范圍，數(shù)據(jù)性質進行修改

（只能有賦予權利的人員進行）。

e.事件處理

事件登錄

“事件”是指運行事件和重要的系統(tǒng)操作，事件登錄是按時間順序排列的。

以下事件都計入不可修改的“事件登錄薄”：

全部的報警；

調用命令；

掛標記操作（如檢修狀態(tài)、遙控禁止狀態(tài)等）；

報警的禁止或允許；

使一個點退出或進入掃描；

寫入數(shù)據(jù)；

修改設定值；

報警的確定和刪除。

事件檢索

操作員可在“事件檢索”的視窗中按事件類別名稱、對象名稱、事件起始至

截止的日期和時間及對象編號或時序進行檢索。

事件記錄存檔

事件庫中有足夠的容量存放事件登錄，事件登錄每天以數(shù)據(jù)文件形式入庫，

盤區(qū)存滿后通知操作員移出另外存檔。

f.人機界面

人機界面運用開放系統(tǒng)的圖形窗口技術；

友好的操作人員界面；

程序員可在線修改和編輯畫面；

支持三維圖形.

g.畫面顯示

鍵控系統(tǒng)的顯示內容除包括文字、表格、圖形（點圖，線圖，直方圖，餅圖,

三維圖表等）、曲線及報警外，還包括工藝布置圖，流程圖等。

提供圖形符號庫，這些圖形可用來代表各種設備的類型。

畫面顯示系統(tǒng)的操作采用下拉式屏幕菜單，鍵盤按鈕和圖形標識，這些操作

可用下列任何一種方式：

鼠標

鍵盤上的游標

系統(tǒng)提供開窗口功能，即：顯示操作人員選擇的信息，例如：一幅實時的趨

勢圖顯示在另一幅圖形的一部分幅上，工作站允許操作人員用信號的標識來確定

畫面上的任何信號。

所有顯示和打印輸出均顯示出以24小時形式的時間（例如：13：01：46）

和中國方式的日期。

h.報表產生

工作站接收各PLC站提供的帶時標的數(shù)據(jù)，并儲存于服務器硬盤作為編輯報

表的基礎。根據(jù)實際輸入信號，制作出日、月、季、年報表。報表可按照標準格

式或用戶需要的格式打印。

i.打印輸出

打印功能包括:

數(shù)據(jù)的日、月、季、年的定進報表打印故障產生時的自動打印和日、月、季、

年的故障表打印。

控制室有命令時的行動打印和日、月、季、年內控制的命令表打印。

操作人員的隨機打印。全部監(jiān)視器上可以看到硬拷貝輸出打印。

打印格式包括：

時間（年、月、日、時、分、秒）

數(shù)據(jù)和事件名稱

編號、單位（瞬時值、平均值、最大/最小值、累積值）

j.安全登錄和密碼保護

設計中把操作分為不同級別，對各個級別的操作都設置有密碼，并能記錄操

作人員工號、操作內容、時間等，防止非法操作，確保凈設備安全有序運行。

第二類功能敘述如下：

a.控制

操作人員在中控室操作員站通過鍵盤或鼠標下達開、停/關命令，畫面上顯

示操作順序圖，以不同顏色加以正確執(zhí)行，并有回答信號給操作員站。所有操作

事