SCADA系統(tǒng)在水處理中的應(yīng)用分析

摘 要：本文主要針對SCADA系統(tǒng)在水處理系統(tǒng)方面的應(yīng)用，展開該系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)構(gòu)方面的有效分析。同時介紹該系統(tǒng)對信息數(shù)據(jù)的采集以及相關(guān)的監(jiān)控管理的原理，對SCADA系統(tǒng)關(guān)鍵功能應(yīng)用的實現(xiàn)予以概述。

關(guān)鍵詞：SCADA;水處理;應(yīng)用分析;數(shù)據(jù)收集

Application Analysis of SCADA System in Water Treatment

Abstract： This article focuses on the application of SCADA system in water treatment system， and develops an effective analysis of the software and hardware structure of the system. At the same time， it introduces the principle of the system's collection of information data and related monitoring management， and summarizes the implementation of the key functions of the SCADA system.

Keywords： SCADA; Water treatment; Application analysis; Data collection

前言

SCADA系統(tǒng)通常情況下指的是對數(shù)據(jù)信息的采集以及相關(guān)的監(jiān)視控制系統(tǒng)，其主要是通過計算機應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制以及自動調(diào)度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行實時性的采集，并且能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場展開本區(qū)域或者遠(yuǎn)程化的自動化控制。同時SCADA系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)工藝流程展開全面性以及實時性的有效監(jiān)視，并且為生產(chǎn)、調(diào)度還有管理予以一定的數(shù)據(jù)信息的支持。SCADA系統(tǒng)其主要結(jié)構(gòu)涉及到遠(yuǎn)程控制模塊和通訊網(wǎng)絡(luò)和中心站。遠(yuǎn)程控制模塊其關(guān)鍵作用在于展開信息數(shù)據(jù)的收集以及本地控制。展開本地控制階段屬于該系統(tǒng)內(nèi)部相對獨立的工作站，在信息數(shù)據(jù)的收集過程中，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠有效地實現(xiàn)連鎖控制以及前饋控制、反饋控制等方面工業(yè)上經(jīng)常使用的控制調(diào)節(jié)功能，能實現(xiàn)本站、中心站的網(wǎng)絡(luò)通訊和遙控作業(yè)。

一、關(guān)于水處理廠在系統(tǒng)控制方面相關(guān)要求的概述

研究表明，不同應(yīng)用區(qū)域?qū)τ赟CADA系統(tǒng)的要求不盡相同，因此每個應(yīng)用區(qū)域的SCADA系統(tǒng)在發(fā)展上也存在不同程度的差異。水處理SCADA系統(tǒng)是水廠在展開生產(chǎn)和經(jīng)營的整個過程中管理方面的控制，以及對信息進(jìn)行優(yōu)化處理。SCADA系統(tǒng)將巨量的生產(chǎn)階段的數(shù)據(jù)信息和企業(yè)自身的管理方面的數(shù)據(jù)信息以及外部的信息進(jìn)行有效的歸類統(tǒng)計和分析，從而為管理層工作人員在進(jìn)行相關(guān)決策時提供信息數(shù)據(jù)方面的支持。將生產(chǎn)過程中的相關(guān)信息進(jìn)行科學(xué)合理的有效歸類，從而建立起一個與管理相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，以此有效地降低了人力資源在該方面的消耗，同時也有效的避免了人為因素的干擾，在一定程度上保障了信息數(shù)據(jù)的可靠性，也將管理層的生產(chǎn)操作的調(diào)度指令、關(guān)于生產(chǎn)各方面的相關(guān)計劃以及能耗方面的指標(biāo)等數(shù)據(jù)及時地反饋至生產(chǎn)階段的控制層中。通常水廠對水處理運用的是較為先進(jìn)的澄清以及過濾工藝，同時利用自動添加過濾物質(zhì)的工藝設(shè)備。此外部分水處理廠還采用了新進(jìn)的國外處理設(shè)備以及技術(shù)進(jìn)行對水質(zhì)的深度處理和優(yōu)化，這些先進(jìn)的工藝流程對控制系統(tǒng)提出了新的要求，需要控制系統(tǒng)根據(jù)實際情況的改變進(jìn)行有效的升級。

1.1關(guān)于控制系統(tǒng)中的分散控制

對于大部分水廠來講其控制系統(tǒng)均需具備一定程度的分散性。因為部分水源位置相對較為特殊，從而對控制系統(tǒng)造成了一定的影響，所以控制系統(tǒng)需要具有一定的分散性。想要實現(xiàn)SCADA系統(tǒng)的良好運行，對每個配水泵房都需配備分散性監(jiān)控，才能保證泵房的獨立作業(yè)以及穩(wěn)定運行。

1.2關(guān)于控制系統(tǒng)中的集中監(jiān)控

現(xiàn)階段的水處理運行，主要依靠分散性控制以及集中形式的管理，從而達(dá)到有效控制人力資源和物力成本的目的。相關(guān)的工作人員需要通過中控操作，對整個水廠展開有效的集中監(jiān)控。

1.3穩(wěn)定性與可維護(hù)性

對于SCADA系統(tǒng)來講，應(yīng)當(dāng)對其結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計以及軟件硬件的產(chǎn)品質(zhì)量、還有控制程序方面的編制和網(wǎng)絡(luò)通訊的安全進(jìn)行穩(wěn)定性的提升，從而有效地保障水廠運行的可靠性以及安全性。并且，系統(tǒng)需要擁有較強的報警系統(tǒng)以及冗余故障自診斷的功能，從而有助于系統(tǒng)故障展開有效的維護(hù)。

二、關(guān)于SCADA系統(tǒng)的設(shè)計分析

SCADA系統(tǒng)是開放現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)體系的核心部分。該系統(tǒng)的設(shè)計主要涉及到三個層面：第一是信息層，其以網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)庫管理為基礎(chǔ)。第二是控制層，其通過ControlLogix平臺實現(xiàn)控制。第三則是設(shè)備層，其主要利用網(wǎng)絡(luò)連接傳感器的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。

2.1關(guān)于硬件方面的相關(guān)設(shè)計

水處理廠是以集散控制理念為基礎(chǔ)進(jìn)行中心控制室的設(shè)立以及若干個現(xiàn)場PLC控制分站的設(shè)立。中心控制室主要有一臺服務(wù)器還有一臺具有遠(yuǎn)程中央控制室主站的計算機，經(jīng)過上層網(wǎng)絡(luò)展開數(shù)據(jù)信息的交換，同時還有兩臺具有監(jiān)控功能的計算機掛在冗余ControlNet上。對于現(xiàn)場控制分站來講其主要是以ControlLogix平臺作為控制的核心，分布在每個工藝流程中，每個站之間經(jīng)過冗余ControlNe網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的交換。處于同一個分站上的兩個ControlLogix主要是用過光纖展開CPU冗余和展開故障無擾動的轉(zhuǎn)換?？刂茖泳哂腥∷肞LCI，進(jìn)行對取水泵房取水設(shè)備溫度方面的有效監(jiān)控，同時還進(jìn)行對電量方面的相關(guān)參數(shù)以及水質(zhì)方面的相關(guān)參數(shù)的有效監(jiān)控等?；炷铀幷綪LC2主要針對加礬過程中的計量泵方面的監(jiān)控，同時還對加氯設(shè)備運行作業(yè)以及檢測加藥沉淀之后的水質(zhì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)控。

2.2關(guān)于冗余系統(tǒng)方面的相關(guān)設(shè)計

在一些系統(tǒng)穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)相對較高的應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)對其系統(tǒng)冗余進(jìn)行有效分析，主要對系統(tǒng)內(nèi)部分重要的模塊和在相關(guān)設(shè)計進(jìn)行一個或者若干個備份。一旦在運行過程中出現(xiàn)部分異常情況，系統(tǒng)就能夠通過一定的軟件或硬件設(shè)備進(jìn)行自動化切換至備份中，以此保障系統(tǒng)穩(wěn)定的運行。

三、關(guān)于SCADA控制系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計

SCADA控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計是較為重要的一項內(nèi)容，因為SCADA系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜程度，同時軟件在開發(fā)過程中其周期相對較長，因此在運行上需要保持一定的穩(wěn)定性。SCADA系統(tǒng)以組態(tài)軟件為主，在該系統(tǒng)中其數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及VB編程語言以輔助作用類型的軟件設(shè)計模式運行。其主要是為了建立起一個軟件系統(tǒng)，即監(jiān)控工作站從ControlNet中取得現(xiàn)場生產(chǎn)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)以及設(shè)備運行參數(shù)。監(jiān)控工作站通過動畫的形式展現(xiàn)出來，相關(guān)的信息數(shù)據(jù)會儲備到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)，同時利用RsWebserver展示出來，令網(wǎng)絡(luò)使用者能夠利用瀏覽器進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，遠(yuǎn)程使用人員能夠通過客戶端監(jiān)控，獲取到生產(chǎn)現(xiàn)場的信息，同時能夠利用攝像頭獲取到整個工程的實時影像。

四、結(jié)束語

本文以水處理廠的控制運行為基礎(chǔ)，分析SCADA系統(tǒng)硬件和軟件兩個環(huán)節(jié)的有效設(shè)計。通過NetLinx三層網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對SCADA系統(tǒng)技術(shù)的支持，同時實現(xiàn)分散控制以及集中管理的控制。研究表明，通過利用 SCADA 技術(shù)，對水質(zhì)、流量等參數(shù)進(jìn)行實時調(diào)度與監(jiān)控管理，不僅實現(xiàn)了水處理生產(chǎn)管理的自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化，亦在提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗、優(yōu)化管理等方面有著重大意義。尤其體現(xiàn)在保持了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定，減少了維修保養(yǎng)次數(shù)，簡化了操作，亦呈現(xiàn)出美觀友好的用戶界面，滿足了水處理技術(shù)跟隨現(xiàn)代化進(jìn)步的要求。

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作者簡介：

鐘雨池，出生年月：1998年5月，性別：女，民族：漢族，籍貫（精確到市）：廣西壯族自治區(qū)梧州市岑溪市， 學(xué)歷：本科，研究方向：給排水科學(xué)與工程.