【正文】 采用PLC控制的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)。控制遠程終端(RTU)主要包括：自動閥門、水質(zhì)控制設(shè)備、水泵站（一泵站、二泵站及加壓泵站）等。正確的選擇和操作是供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度和供水安全的關(guān)鍵。2控制遠程終端(RTU)控制遠程終端(RTU)是指操作遠距離設(shè)備運行的執(zhí)行設(shè)備?？杀Ａ粢荒陜?nèi)數(shù)據(jù)；d。內(nèi)存容量應(yīng)當(dāng)可保留三天內(nèi)數(shù)據(jù)，采用電池后備：b．RS232通信接口通信速率≥1200 bps，通信協(xié)議支持無線網(wǎng)；c．模擬量分辨率≥8位，輸入通道≥16路差分(32路單端)輸入，帶光電隔離、雷擊防護：d．脈沖量輸入通道≥16路輸入，帶有光電隔離、雷擊防護；e．開關(guān)量輸入通道≥16路輸入，帶有光電隔離、雷擊防護；f．開關(guān)量輸出通道≥4路，帶有光電隔離、雷擊防護：g．MTBF≥lOOOOh。有兩種應(yīng)用方案：一種是采用集中式結(jié)構(gòu)，另一種是集散式結(jié)構(gòu)。對于加壓站、井群應(yīng)用現(xiàn)場，須有管網(wǎng)終端擴展參數(shù)輸入和遙控輸出功能。主要功能技術(shù)指標如下：①可以15min為間隔定點記錄數(shù)據(jù)，從00：00丌始至23：45結(jié)束。數(shù)據(jù)采集功能具體要求應(yīng)包括：能對被測目標進行連續(xù)的監(jiān)測，RTU遠程組態(tài)，校核因傳送所引進的數(shù)據(jù)錯誤，能進行實時報警，提供自動補漏數(shù)據(jù)的措施，自動存儲歷史數(shù)據(jù)。調(diào)度系統(tǒng)宣采用第二種方式，此方式的優(yōu)點是減少了主站處理過程中的時間。RTU有兩種可選用的響應(yīng)方式：第一種方式是發(fā)送所需點或點集的實際值或狀態(tài)值。（2）遠程終端(RTU)的建立1數(shù)據(jù)采集遠程終端(RTU)實時地或周期性地從RTU中采集數(shù)據(jù)是SCADA系統(tǒng)的最基本功能。目前，國內(nèi)應(yīng)用最為普遍的三大計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是Novell Net Ware、Windows NT和UNIX作為調(diào)度系統(tǒng)微機網(wǎng)絡(luò)，建議采用Novell Net Ware或Windows NT，因在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間可實現(xiàn)信息交換。它具備聯(lián)網(wǎng)功能，可配備各種性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)工作站，使計算機輔助調(diào)度和管理成為可能，為以PC機為基礎(chǔ)的SCADA系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展前景。因此WINDOWS平臺具有不同于其它操作環(huán)境的特點，例如：支持多任務(wù)、應(yīng)用程序間具有一致的用戶界面、任務(wù)間可實現(xiàn)數(shù)據(jù)文件交換和文件共享，提供動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)、對象的連接和嵌入OLE( Object Linking and Embedding)三種基本的數(shù)據(jù)交換方法。其次是內(nèi)存管理，允許程序動態(tài)申請和釋放內(nèi)存。WINDOWS環(huán)境能夠提供三種重要且最基本的服務(wù)。控制用戶登錄時間和指定工作站：②權(quán)限安全性：各用戶及工作組被授予一定權(quán)限，可以訪問哪些目錄和文件：③屬性安全性：決定一文件或目錄是否可以查看、共享、修改和刪除；④服務(wù)器安全性：控制對服務(wù)器控制臺許可操作的限制。(3)網(wǎng)絡(luò)防病毒設(shè)計為了保證網(wǎng)絡(luò)不受侵犯，確保數(shù)據(jù)安全，采取如下措施：①服務(wù)器安裝LAN服務(wù)器防病毒軟件：②工作站安裝LAN用戶端防病毒軟件。（4）網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計 (1)容錯設(shè)計 Vrfiridows 2000 Server以域管理作為網(wǎng)絡(luò)的管理核心，因此，為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，在主域控制器(PDC)之外，設(shè)一個備份域控制器(BDC)，保證網(wǎng)絡(luò)正常登錄和管理。 ⑧備份光盤刻錄機用于系統(tǒng)備份。 ⑥網(wǎng)絡(luò)集線器，可選用DLink集線器。 ④工作站也采用性能較高的商用機，如聯(lián)想、IBM等。 ②網(wǎng)絡(luò)管理工作站選用性能較高的商用機。推薦選用HP服務(wù)器、IBM服務(wù)器、聯(lián)想服務(wù)器。（3）硬件平臺 ①網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)的核心，所有工作站都共享其上的數(shù)據(jù)。 2）各工作站安裝Office 2000或更高版本的中文軟件，進行文字輸入、編輯、制表等辦公自動化工作。（2）軟件平臺①服務(wù)器軟件平臺1）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)選用微軟公司的Windows 2000 Server，它集Windows與其作系統(tǒng)（如UNIX，VMS）的技術(shù)為一體，是客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的高性能、可靠且開放的操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以服務(wù)器和交換機為核心構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息中心，主干網(wǎng)帶寬為IOOM或更高，子網(wǎng)帶寬為10M或更高。網(wǎng)絡(luò)平臺可采用客戶機／服務(wù)器模式(Client/Server)，同傳統(tǒng)的文件服務(wù)器和主機終端模式相比，整個系統(tǒng)中服務(wù)器和客戶機的工作負荷分配合理，大大減少網(wǎng)絡(luò)通信量．同時從網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展趨勢看，客戶機／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的先進性與成熟性是比較理想的選擇。企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)向上可以與Internet相聯(lián)接，以實現(xiàn)資源共享。（4）企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)在企業(yè)內(nèi)部建立～個局域網(wǎng)，使中心控制室和各工作站相聯(lián)，為供水調(diào)度、數(shù)據(jù)查詢、在線監(jiān)控、處理日常事務(wù)等服務(wù)。有線網(wǎng)絡(luò)傳送抗干擾性強、可靠性高，穩(wěn)定性好，但成本高、維護困難以及靈活性差。（3）系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊主要是指RTU(數(shù)據(jù)采集和控制)與中心控制室之間的通訊。調(diào)度中心的主要任務(wù)是：①實時顯示、查詢各泵站的狀態(tài)信息和管網(wǎng)狀態(tài)信息（包括壓力、流量、水質(zhì)等）；②對遠程控制終端（RTU）進行遙控操作，包括控制水泵的開啟、變頻調(diào)速工頻的改變、自動閥門的開啟度、水質(zhì)控制設(shè)備等；③日常事務(wù)處理。利用大屏幕投影儀，應(yīng)用高清晰度的圖形實時顯示與監(jiān)視。（1）中心控制室調(diào)度中心主控臺是系統(tǒng)的控制中心，用無線通信的方式『司各終端組成一對多點的星型網(wǎng)絡(luò)，兩臺互為熱備份工業(yè)計算機機完成數(shù)據(jù)通信，通過集線器完成與服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸。2城市自來水SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計一個城市的供水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)隨城市供水特點、城市規(guī)模、企業(yè)經(jīng)濟技術(shù)條件等情況的不同而有所區(qū)別。軟件要具有良好的模塊化以及標準的互聯(lián)接口，便于組成各種規(guī)模的系統(tǒng)及產(chǎn)品和技術(shù)的更新?lián)Q代。為保證供水SCADA系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、先進性、經(jīng)濟性和實用性，一般遵循下列總體設(shè)計原則：①采用標準化、通用化和系列化的計算機硬件產(chǎn)品。因此，傳感器的選擇、可靠性、布置位置，對SCADA系統(tǒng)長期、穩(wěn)定、可靠的工作起著至關(guān)重要的作用。傳感器在SCADA系統(tǒng)中的數(shù)量相對較多，種類也較大。最新的智能傳感器大都具有某種現(xiàn)場總線功能，可以與SCADA的上位計算機或下位控制單元通訊，構(gòu)成SCADA系統(tǒng)的一個重要組成部分。非智能型完成電量的標準化信號轉(zhuǎn)換和非電量的理化數(shù)據(jù)向標準化電量信號轉(zhuǎn)換。4傳感(Sensor)技術(shù)在供水SCADA系統(tǒng)中，為了了解各水廠的工作狀況和供水管網(wǎng)的運行狀態(tài)，必須安裝著許多傳感器(壓力變送器、流量變送器、電量變送器、水質(zhì)監(jiān)測儀表等)，來完成SCADA系統(tǒng)實時的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集任務(wù)。單片機主要用于供水SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集或設(shè)備控制任務(wù)。單片機是一種廉價的控制設(shè)備，在追求低成本的情況下，單片機構(gòu)成供水SCADA系統(tǒng)下位機已成為主流。RTU是介于IPC與PCL之間的產(chǎn)品，它既有IPC強大的數(shù)據(jù)處理能力，又具備PLC方便可靠的現(xiàn)場設(shè)備接口，特別是遠程通訊能力比較強。它提供高質(zhì)量的硬件、高水平的系統(tǒng)軟件平臺和易學(xué)易懂的應(yīng)用軟件，能與現(xiàn)場設(shè)備方便聯(lián)接，特別適于邏輯控制和計時、計數(shù)等，多數(shù)產(chǎn)品還適用于復(fù)雜計算和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。目前在供水SCADA系統(tǒng)中應(yīng)用還不多見，但隨著現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化及與控制設(shè)備通訊連接技術(shù)(如USB)的發(fā)展，IPC的應(yīng)用可能會不斷增加。目前常用的控制設(shè)備有工控機(IPC)、遠方終端(RTU)、可編程邏輯控制器(PLC)、單片機、智能設(shè)備等多種類型。3控制(Control)技術(shù)控制設(shè)備為SCADA系統(tǒng)的下位機，主要指遠方終端RTU和現(xiàn)場測控智能裝置，也可以是專用的RTU、智能儀表和智能控制器以及PLC系統(tǒng)等統(tǒng)稱下位控制單元。當(dāng)前正在發(fā)展的雙向無線尋呼為構(gòu)成供水SCADA系統(tǒng)中的監(jiān)測點、井群等通訊將會有十分重要的作用，是一種既可靠又廉價的通訊手段。選擇不同的傳輸方式，對通訊可靠性和通訊成本有顯著影響。數(shù)字化設(shè)備之間的通訊多采用串行通訊，如RS232C、RS480、RS422等，而通用串行總線USB(Universal Serial Bus)是近期推出的高效率、即插即用、熱切換的接口通訊協(xié)議，具有良好的應(yīng)用前景。即監(jiān)測儀表、執(zhí)行設(shè)備、現(xiàn)場顯示儀表、人機界面等的通訊。這些通訊多采用標準的測控總線技術(shù)，要根據(jù)控制設(shè)備的選型確定通訊協(xié)議，也要求控制設(shè)備選型盡量統(tǒng)一，以便于維護管理。②控制層的通訊。這是計算機之間的網(wǎng)絡(luò)通訊，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與擴展，獲得遠程訪問服務(wù)。2通訊(Communication)技術(shù)通訊技術(shù)與設(shè)備的選擇是構(gòu)建SCADA系統(tǒng)最豐富多彩的部分，SCADA系統(tǒng)設(shè)計是否合理，通訊技術(shù)的選擇十分重要。這些軟件平臺上可以完成給水調(diào)度相關(guān)的數(shù)據(jù)采集，提供了于多種PLC或其他智能設(shè)備通訊的驅(qū)動程序，動態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE等功能，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)記錄等工作，具有良好的圖形化人機調(diào)度，節(jié)能降耗提供了盡善盡美的手段。近年來國內(nèi)外許多廠家都推出了機遇Windows的forSCADA的組態(tài)軟件。功能強大的計算機系統(tǒng)平臺及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得計算機得到了廣泛的應(yīng)用，更為構(gòu)建功能強大的SCADA系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。全面了解這些基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展，將有利于SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用水平的提高與發(fā)展。（二）自來水SCADA系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)SCADA系統(tǒng)是建立在3C+S(Communication Control Sensor)基礎(chǔ)上。 (4) 水源井監(jiān)控分站　　水源井監(jiān)控分站包括采集和控制兩部分內(nèi)容。 （3）供水管網(wǎng)中途加壓監(jiān)控分站　　供水管網(wǎng)中途加壓監(jiān)控分站結(jié)構(gòu)與水廠送水泵房監(jiān)控分站結(jié)構(gòu)類似。（2）供水管網(wǎng)壓力監(jiān)控站分站結(jié)構(gòu)較為簡單，主要以管線壓力檢測為主。 水廠監(jiān)控分站SRRC結(jié)構(gòu)圖當(dāng)水廠監(jiān)控分站與水廠分控中心之間采用無線方式通信時，可選擇監(jiān)控區(qū)域內(nèi)某一RTU作為數(shù)據(jù)與電臺連接，由它提供數(shù)據(jù)通信通道。缺點：使用的RTU較多；需要使用大量的信號電纜，施工較為困難。監(jiān)控分站的采集控制工作由多個RTU來完成。 水廠監(jiān)控分站 SRC結(jié)構(gòu)圖多RTU方式（SRRC）此種組成方式是：信號（Signal）→多個RTU→分控中心（Center）的結(jié)構(gòu)形式?！　∪秉c：RTU結(jié)構(gòu)龐大，需要有大量的輸入輸出接口，需要完成大量的采集控制功能；采集控制過于集中，可靠較性差；需要使用大量的信號電纜，施工較為困難。監(jiān)控分站的全部采集控制工作由一個RTU來完成。單RTU方式（SRC）　　此種組成方式是：信號（Signal）→RTU→分控中心（Center）的結(jié)構(gòu)形式。2 監(jiān)控站點組成（1）水廠監(jiān)控分站水廠監(jiān)控分站有：單RTU（SRC）、多RTU（SRRC）、多RTU級連（SRTRC）等多種組成形式。下面將以SuperE在很多場合還需要它具有監(jiān)視和操作功能?！　∷畯S生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，采集控制點較多，因此也需要有功能較為強大RTU產(chǎn)品來支持。應(yīng)用于管網(wǎng)測壓的RTU產(chǎn)品就是為此目的而設(shè)計的。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不同，RTU也有不同形式的構(gòu)成與特點。 SCADA系統(tǒng)通信方式（3）基本組成單元RTU（遠程測控終端）是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元，采集、控制和通信是他所具有的基本功能。正是由于自來水SCADA系統(tǒng)既有集中，又有分散的特點，在實際應(yīng)用中亦采用劃分區(qū)域、有線無線結(jié)合的通信策略。除一個水廠內(nèi)各監(jiān)控分站較為集中外，其它監(jiān)控站點均散布在城市的各個區(qū)域。回應(yīng)可以為數(shù)據(jù)，也可以為系統(tǒng)信息。（2）通信方式SCADA系統(tǒng)一般采用無線傳輸方式來完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸，使用的設(shè)備為無線電臺。由于系統(tǒng)可實現(xiàn)信息的逐級傳輸和系統(tǒng)的逐級控制，各個站點又具有獨立的工作能力，因此系統(tǒng)的靈活性和可靠性將大大提高。除此之外，每一個監(jiān)控分站都具有獨立的操作系統(tǒng)，它們即可由水廠分控中心控制，也可獨立工作脫離系統(tǒng)運行。在水廠內(nèi)部根據(jù)生產(chǎn)管理的要求、生產(chǎn)工藝流程的復(fù)雜程度、信息量的大小和控制設(shè)備的多少來劃分水廠監(jiān)控分站，如：取水泵房分站、反應(yīng)沉淀池分站、濾站、送水泵房分站或水廠配電室分站等。通過數(shù)據(jù)分析，及時給出報警信息或向站點發(fā)出控制命令，控制站點設(shè)備的運行。 自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖水廠分控中心對水廠的生產(chǎn)及各站點進行實時監(jiān)控，它是系統(tǒng)的信息采集和控制中心。如果將系統(tǒng)的所有信息都直接傳送到水司控制中心，由水司完成整個系統(tǒng)的控制是不合理的。二 自來水SCADA系統(tǒng)總體設(shè)計（一）自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及監(jiān)控站點組成1自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析（1）總體結(jié)構(gòu)城市自來水SCADA系統(tǒng)可劃分為5個組成部分：水司控制中心、水廠分控中心、管網(wǎng)測壓站、管網(wǎng)加壓站和水源井監(jiān)控站。2）SCADA系統(tǒng)方案的設(shè)計與比較。而本課題的意義是對全國的水資源優(yōu)化配給、調(diào)度提供實踐經(jīng)驗，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會做出應(yīng)有貢獻。所謂區(qū)域，對于現(xiàn)行的整個城市水源的調(diào)度管理，每個水廠、一次水井就是一個區(qū)域；對于全國的水資源管理，每個城市就是一個獨立的區(qū)域。面對著如此龐大而復(fù)雜的供水管網(wǎng)，自來水集團始終在圍繞節(jié)字做文章，在管網(wǎng)的管理、養(yǎng)護、維修、監(jiān)控、及優(yōu)化調(diào)度方面采取了一系列行之有效的措施，不斷提高供水管網(wǎng)運行的安全保障度。2選題意義人們的生活離不開自來水，而供水管網(wǎng)承擔(dān)著將自來水從水廠輸送到千家萬戶的重任，把供水管網(wǎng)稱作城市的生命線一點也不為過。由于有的水廠、檢測點、小井地處偏遠且相距較遠，職工的勞動強度很大。國外如美國、日本等經(jīng)濟發(fā)達國家從八十年代就開始采用計算機技術(shù)對水廠進行控制，隨著計算機技術(shù)的進一步完善，它的自動控制和管理達到了較高水平。利用計算機及信息技術(shù)，對城市自來水行業(yè)進行企業(yè)現(xiàn)代化改造，是保