随着城市建设和经济的不断发展以及人口的急剧增长。引起用水量的不断增加，同时对城市的供水控制系统提出了更高的要求，如何把现代科技手段运用到水厂的控制中去，是目前供水行业需要研究的重要课题。南京康卓环境科技有限公司是国内先进的自来水厂智能监控系统设计、生产厂家。如南京市自来水总公司电气自动化控制系统由南京康卓环境科技有限公司承建，该系统用于水厂操作人员可以在水厂控制室远程监测厂内水池水位、进场流量、出厂流量、出厂压力、水质等信息；远程监测加压泵组、配电设备及其他自动化设备的工作情况；可以远程控制加压泵的启停。自来水公司调度中心工作人员及公司主管领导可以远程监测各水厂的工作情况及水厂操作人员的操作情况。

 

 

 

1、系统环境

　　（1）硬件环境

　　液位变送器，压力变送器，浊度检测仪，余氯检测仪，PLC，防雷系统，无线数传机，UPS，RTU，工控机，一般计算机。

　　（2）软件环境

　　PLC站用Siemens的Step7、V5.1编程，所有计算机站用Siemens的WinCC组态软件编程。操作系统为WindowsNT4.0，水厂与总公司之间的通讯用Delphi6.0编程，总公司的所有计算机站用Delphi6.0编程，总公司的操作系统为Windows2000，所有测压点用Siemens的Step7、V3.1编程。

 

２、系统网络结构

　　本监控系统为集散型开放体系，采用透明的通讯方式，集中监视和管理整个生产过程，采用现场总线和以太网结合的网络结构。Profibus由3部分组成，根据水厂监控系统采用单主站结构的特点，选择其中的Profibus-DEProfibus—DP是一种经过优化的高速通信连接，专为自动控制系统和分散I/O设备之间的通信设计，用于分布式控制系统的高速数据传输，其传输速率可达12Mbit/s，一般构成单主站系统。整个监控系统网络结构包括3部分，系统的网络结构如图1所示。

　　（1）现场设备层主要功能是连接现场设备，如浊度检测仪、余氯检测仪等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。主站（2万吨滤池PLC）负责主线通信管理及所有从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执行。现场控制PLC站组成厂区工业控制网，完成对各控制站范围内的仪表、设备的监视与控制，并与中央控制室进行数据通讯。

　　（2）车间监控层车间级监控通常要设立车间监控室，有操作员工作站及打印设备，主要实现生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。实验室计算机和操作员计算机向下通过现场总线（Profibus）与现场监控PLC相连，向上通过局域网（以太网）与中央控制室计算机相连，其他远程监视计算机通过GSM数传机负责和中控室通讯双向握手。中央控制室的服务器支持TCP/IP协议，异地可通过专用软件远程拨号访问中央控制室服务器，浏览水厂运行状况。

　　（3）工厂管理层通过在中央控制室设置两台监控计算机和厂长室监视计算机实现工厂管理层，中央控制计算机通过现场总接收各现场PLC站传送来的设备运行及仪表检测参数，对现场数据进行处理后实现统一管理和调度，并定期打印数据报表。厂长室计算机只作监视用，可随时观察指挥现场生产运行及了解报表数据。

 

 

　　水厂工控系统的功能可划分为管理功能、控制功能和报警功能3个主要部分。

１、系统管理模块

　　（1）用户管理，包括操作人员增、删、改，登录，授权；

　　（2）信息查询，负责数据处理的操作人员可以进入操作菜单的各个界面，对水厂各设备的数据和工作状态进行观测，查看历史数据、历史报警、趋势曲线图，以及操作记录和打印报表；

　　（3）参数修改，拥有高等级的操作人员可以进人工艺流程图中的各个设备控制界面中，对每个设备的参数进行调整。对于每个操作人员的操作，系统都会做自动的记录，没有经过登录的人无法操作系统。根据权限的不同，可将操作人员分成3种，操作人员可按照自己的操作等级（用户权限等级）进行操作。a负责报警监督的操作人员只需查看报警信息栏；b负责数据处理的操作人员可以进入操作菜单的各个界面，查看历史数据、历史报警、趋势曲线图，以及操作记录和打印报表；c拥有高级权限的操作人员可以进入工艺流程图中的各个设备控制界面中，对每个设备的参数进行调整。

２、设备控制模块

　　主控界面上画有水厂工艺流程图，标出了水厂各主要设备的位置和相互连接的管道，通过点击各设备的图标，能进人具体的设备管理界面，有高级操作权限的操作人员可查看各设备的工作状态，调整设备的参数，以使设备达到正常工作状态。

３、报警模块

　　主控界面和各具体设备控制界面都包含报警功能。报警模块提供数据表，记录当前设备故障或工作不稳定的信息，操作人员可根据这些信息来判断设备工作状态不佳的原因，通过调整设备各参数和开关使设备恢复正常的工作。所有信息分为通讯告警、紧急告警、一般告警和不告警4个告警等级。对采集的数据分为两种类型，模拟类型根据其上下限来决定是否报警，数字类型根据其值是否正常来报警。所有的告警，不论是已消失的还是仍存在的，都必须存人数据库，每个告警内容包括告警时间、告警内容、确认时间、确认人和消除时间等。告警应有声音提示，告警声音可通过按钮消除，消除时必须登记消除人员的信息。在报警信息栏中，用户可以对单个报警信息响应，也可对一组信息响应。对故障的设备操作人员能够直接进入相关单元进行检查，并调整设备的参数，以使设备达到正常的工作状态。

 

 

 

 

　　基于现场总线和以太网建立的水厂自动化监控系统，可进行全方位的实时数据监控、数据存储、数据安全、数据输出和远程数据查看，实现了实时现场环境工艺图象采集、记录、搜索和打印等一体化工艺控制流程。它主要有以下特点：

１、开放性

　　该监控系统建立了统一的、开放的工厂底层网络，用户可以按照自己的需要和考虑把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。

２、安全性和可靠性

　　水厂内的以太网和远程数据访问采用点到点的通信方式，厂内部不提供Web服务，这样可保证厂内网络的安全性；系统包含自动报警模块，设备故障时可及时提醒操作人员采取相应措施；利用以太网技术把厂区内的所有计算机连成一个网络，实现数据共享；在同一个网络上采用两台监控（主/副）计算机，保证了实时现场数据监控的可靠性，避免了由于一台监控计算机的暂时故障而使整个网络瘫痪的问题。另外，在网络结构方面，由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传送误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强，减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。

３、数据存储灵活

　　对于实时数据和平均数据采用不同的处理方式，实时数据经过刻平均处理，然后再对刻平均数据进行日平均处理，使得出的较终数据具有代表性；在数据库的维护上，可以设置自动或手动方式来维护，对实时数据可以及时清除，对平均数据可以设定自动清除周期。

４、资源利用灵活

　　控制中心有众多曲线和报表，为生产运行及维护提供重要手段；系统提供远程拨号上网功能，以便管理人员在任何有电话的地方都可以随时监测水厂的运行情况和进行数据查询；同时，采用标准以太网卡，由于以太网的通用性，将来可方便地在网上增加任意品牌的PLC从站（必须支持以太网），这样就方便了以后的功能扩展。控制用PLC通过以太网卡挂在网上，可用上位机实现对PLC的远程控制及实时监控、数据参数报表打印等功能。各从站PLC可自动从网上脱离，以方便维修工作；也可自动重新进人网络系统，再次投入使用。

 

　　康卓自来水厂智能监控解决方案已成功应用于自来水厂，实际运行结果表明，系统中PLC与PC微机的串行通信方法稳定可靠，效果良好，该控制系统完全满足自来水生产工艺要求。