應(yīng)用背景
三道溝凈水廠是大連市的中心水廠之一，主要負(fù)責(zé)城市北部及甘井子地區(qū)的供水。三道溝凈水廠始建于1939年，建成初期設(shè)計(jì)能力是6萬(wàn)立方米/日，后經(jīng)兩次擴(kuò)建和多次改造，現(xiàn)凈水配水能力為26萬(wàn)立方米/日。由于大連市城市供水量需求的增加，以及水廠設(shè)備老化嚴(yán)重，處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，三道溝凈水廠供水系統(tǒng)改擴(kuò)建勢(shì)在必行。大連三道溝凈水廠供水系統(tǒng)改擴(kuò)建工程投資13億元。工程建成后，將解決從大伙房引水到大連工程到來(lái)之前，保證未來(lái)5年大連市城市增加水量的需求。據(jù)了解，改擴(kuò)建工程主要包括：新建60萬(wàn)立方米/日凈水廠一座。在普蘭店市大劉家鄉(xiāng)大沙河水廠新建一座揚(yáng)水50萬(wàn)立方米的泵站，新建一座55萬(wàn)立方米的送水泵站，新建一條72.81公里、兩米直徑的管道。三道溝凈水廠供水系統(tǒng)改擴(kuò)建后，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)達(dá)到一流的水準(zhǔn)。三道溝水廠的配水方向主要是大連北部地區(qū)金州與甘井子接壤地帶的供水。
客戶需求
根據(jù)改擴(kuò)建工程的實(shí)際情況及工藝要求，用戶要求自控系統(tǒng)采用“集中監(jiān)控、管理，分散控制”的集散型系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由信息層（管理層）監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)控制層組成。由中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)控制分站(可編程控制器PLC)組成全廠工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)。同時(shí)中控室兩臺(tái)監(jiān)控服務(wù)器與廠長(zhǎng)室、工程師室、生產(chǎn)部門(mén)、化驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)構(gòu)成以太網(wǎng),協(xié)議(TCP/IP)。要求中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)故障時(shí)，各現(xiàn)場(chǎng)分站仍能獨(dú)立和穩(wěn)定工作，從根本上保證系統(tǒng)的可靠性。
此外，系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留變電站監(jiān)控系統(tǒng)接口，以便將電站監(jiān)控系統(tǒng)連接到自控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控。
解決方案
根據(jù)用戶對(duì)水廠的控制系統(tǒng)的要求，GE智能平臺(tái)的水行業(yè)的銷(xiāo)售人員和產(chǎn)品應(yīng)用工程師方搜集技術(shù)資料和信息，并和其他同事多次探討項(xiàng)目的可行性，和業(yè)主不斷溝通，了解他們的各種要求，并結(jié)合GE 智能平臺(tái)的先進(jìn)控制器產(chǎn)品的特點(diǎn)，在很短的時(shí)間內(nèi)為客戶定制了專(zhuān)門(mén)控制系統(tǒng)解決方案。通過(guò)將GE 智能平臺(tái)高端的控制器產(chǎn)品(PACSystem RX3i)及其同系列I/O產(chǎn)品、觸摸屏產(chǎn)品及相關(guān)軟件產(chǎn)品(Proficy iFix、Historian, Real-Time Information Portal)的綜合使用，建立了一套高效、節(jié)能的水處理控制系統(tǒng)，獲得了客戶的認(rèn)可，并為今后的同類(lèi)項(xiàng)目，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
根據(jù)用戶的需求，全水廠的系統(tǒng)主要由兩部分組成，這兩部分分別是：調(diào)度室監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)控制分站。
（1）調(diào)度室監(jiān)控系統(tǒng)
調(diào)度室監(jiān)控系由中央監(jiān)控服務(wù)器、操作員站、工程師站、廠長(zhǎng)室計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)部門(mén)計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。在廠內(nèi)中央控制室設(shè)置兩套中央監(jiān)控服務(wù)器，它主要完成對(duì)凈水廠的管理、調(diào)度、集中操作、監(jiān)視、系統(tǒng)功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設(shè)置、記錄、報(bào)表生成及打印、故障報(bào)警及打印等功能。通過(guò)液晶顯示器可直觀地顯示全廠各工藝流程段的實(shí)時(shí)工況、各工藝參數(shù)的趨勢(shì)畫(huà)面，使操作人員及時(shí)掌握全廠運(yùn)行情況。兩套服務(wù)器互為熱備。
廠長(zhǎng)室、總工程師室、生產(chǎn)部門(mén)等計(jì)算機(jī)通過(guò)服務(wù)器對(duì)凈水廠運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)各部門(mén)的職責(zé)設(shè)定不同的權(quán)限。
調(diào)度室系統(tǒng)要作好遠(yuǎn)期的預(yù)留接口和畫(huà)面，確保遠(yuǎn)期系統(tǒng)完成后順利通訊和監(jiān)控。
通訊計(jì)算機(jī)完成與自來(lái)水公司調(diào)度的通訊，需與自來(lái)水公司SCADA系統(tǒng)施工單位密切配合，共同完成。
這部分系統(tǒng)GE 智能平臺(tái)向用戶推薦了Proficy HMI/SCADA-iFix 、Proficy Historian和Proficy Real-Time Information Portal等軟件產(chǎn)品。
1）Proficy HMI/SCADA-iFix 軟件具有強(qiáng)大的VBA腳本功能和靈活易學(xué)的特點(diǎn)，使得其在國(guó)內(nèi)外有著廣泛的用戶群。其真正的分布式、客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)包括可靈活構(gòu)造的服務(wù)器（SCADA Server）和客戶端（iClient 、iClientTS 和iWebServer），無(wú)論是Intellution客戶端應(yīng)用，還是第三方或用戶自定義應(yīng)用均可讀取SCADA Server實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)畫(huà)面、趨勢(shì)、報(bào)表、批次控制、MES等應(yīng)用。這些應(yīng)用既可以與SCADA Server運(yùn)行在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)；也可通過(guò)Intranet、Internet 分布在網(wǎng)絡(luò)中不同的Server或Client節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，十分適合多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用。無(wú)論是 Server和Client 功能運(yùn)行在單一計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的單機(jī)人機(jī)界面 (HMI)，還是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的分布式多Server和多Client數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，iFIX都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。該產(chǎn)品非常易于使用，同時(shí)又適合于實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，可以將它配置成從單個(gè)節(jié)點(diǎn)到多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形成不同的規(guī)模，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。
通過(guò)Proficy HMI/SCADA-iFix軟件，操作員站可直觀地顯示全廠各工
藝流程段的實(shí)時(shí)工況、各工藝參數(shù)的趨勢(shì)畫(huà)面，操作員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)凈水廠的管理、調(diào)度、集中操作、監(jiān)視、系統(tǒng)功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設(shè)置、記錄、報(bào)表生成及打印、故障報(bào)警及打印等功能。
2）Proficy Historian GE 智能平臺(tái)的Historian實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，具有分布式的數(shù)據(jù)采集，C/S結(jié)構(gòu)，可在多種環(huán)境下運(yùn)行，高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，具有豐富的客戶端數(shù)據(jù)處理和分析工具，可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用，并且提供ODBC/JDBC/OLE DB接口以及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范OPC和DDE，提供圖形化的應(yīng)用開(kāi)發(fā)界面，支持WEB訪問(wèn)方案，提供報(bào)表開(kāi)發(fā)工具等優(yōu)異特性，所以成為企業(yè)底層控制網(wǎng)絡(luò)和上層管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接的最佳選擇。同時(shí)Historian數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)模塊化軟件系統(tǒng)，主要分為客戶端模塊和服務(wù)器端模塊，客戶端模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，服務(wù)器端模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集設(shè)置、壓縮、存儲(chǔ)等工作。
Historian數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以有效的對(duì)凈水廠運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)作歷史紀(jì)錄。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)紀(jì)錄的查詢、趨勢(shì)功能，可以幫助工廠人員關(guān)注解決問(wèn)題和優(yōu)化工廠性能，而不是簡(jiǎn)單地跟蹤數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題發(fā)生時(shí)，工廠人員可以快速地訪問(wèn)來(lái)自服務(wù)器端中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，同時(shí)使用簡(jiǎn)單的拖拽技術(shù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示，從而快速和有效地說(shuō)明工藝問(wèn)題。
3）Proficy Real-Time Information Portal GE 智能平臺(tái)的Proficy Real-Time Information Portal是基于Web的實(shí)時(shí)信息門(mén)戶系統(tǒng)，該軟件可以連接多種數(shù)據(jù)源，如可以連接實(shí)時(shí)、歷史的SQL數(shù)據(jù)源，能夠?qū)缀跛泄S信息進(jìn)行可視化和分析，包括PLC/DCS系統(tǒng)、SCADA/HMI設(shè)備、工廠級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)、MES等系統(tǒng)。
通過(guò) Real-Time Information Portal，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)頁(yè)客戶端環(huán)境來(lái)提供全廠的底層運(yùn)行的全面、透明的信息，使用戶可以洞悉整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。此外，該系統(tǒng)在提供全廠運(yùn)行的全面信息同時(shí)，并同時(shí)提供改善的方法。
（2）現(xiàn)場(chǎng)控制分站
根據(jù)水廠工藝處理過(guò)程的需要，本工程全廠共設(shè)4套冗余主PLC（PLC1、PLC3、PLC4、PLC5）和51套子PLC（PLC1.1~1.6、PLC3.1~3.30、3.31、PLC4.1~4.14）系統(tǒng)，分別設(shè)置在加氯加藥間(PLC1)、濾站（PLC3、PLC3.1~3.30、3.31）、送水泵房(PLC4、PLC4.1~4.14)、污泥處理間(PLC5)。
PLC1：負(fù)責(zé)加氯加藥間及反應(yīng)沉淀池的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集，為近、遠(yuǎn)期工程規(guī)模60萬(wàn)m3/d共用，其中遠(yuǎn)程I/O PLC1.1~1.2用于近期一期工程；遠(yuǎn)程I/O PLC1.3~1.4用于近期二期工程（20萬(wàn)m3/d）；遠(yuǎn)程I/O PLC1.5~1.6用于遠(yuǎn)期工程（20萬(wàn)m3/d）。PLC1.1~1.6安裝在室外。遠(yuǎn)期監(jiān)控畫(huà)面也一并完成并預(yù)留好接口。
PLC3 、PLC3.1~3.30、3.31：負(fù)責(zé)濾池的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。其中 PLC3.1~3.10用于近期一期工程；PLC3.11~3.20用于近期二期工。PLC3.21~3.30用于遠(yuǎn)期工程； PLC3.31公用。PLC3為濾池總控PLC負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有的濾池的過(guò)濾和反沖洗。
PLC4、PLC4.1~4.14：負(fù)責(zé)送水泵房、10KV變電站等部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。
PLC5：負(fù)責(zé)污泥脫水間、儲(chǔ)泥池的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。
同時(shí)用戶要求控制系統(tǒng)應(yīng)在嚴(yán)格的工業(yè)環(huán)境下長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行。系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)應(yīng)符合真正的工業(yè)等級(jí)，滿足國(guó)內(nèi)、國(guó)際的安全標(biāo)準(zhǔn)。并且易配置、易接線、易維護(hù)、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗腐蝕，適應(yīng)較寬的溫度變化范圍。系統(tǒng)應(yīng)具備良好的電磁兼容性。能夠承受工業(yè)環(huán)境的嚴(yán)格要求，平均無(wú)故障間隔時(shí)間(MTBF)不小于10萬(wàn)小時(shí)。系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性和兼容性，在交貨時(shí)，應(yīng)是目前世界上先進(jìn)的主流產(chǎn)品，當(dāng)更新的、更先進(jìn)的產(chǎn)品出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)和目前的產(chǎn)品保持一致性、兼容性、成套性。
這部分系統(tǒng)GE 智能平臺(tái)向用戶推薦了PACSystem RX3i及其同系列I/O、觸摸屏等硬件產(chǎn)品。GE 智能平臺(tái)的PAC3i控制系統(tǒng)具有以下的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：標(biāo)配Intel Pentium III 300或1000MHz CPU處理器，CPU內(nèi)部集成10M或64M用戶內(nèi)存,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)PCI總線標(biāo)準(zhǔn)，使用12或16槽PCI機(jī)架，底板速度提高到32M,I/O模塊真正支持熱插拔使用。使用PCI總線底板來(lái)支持高速PCI數(shù)據(jù)傳輸率，支持標(biāo)準(zhǔn)底板使第三方可以方便的開(kāi)發(fā)I/O、通信、動(dòng)作控制、可視和其它模塊。PAC3i控制系統(tǒng)提供了豐富的I/O接口模塊（包括智能型I/O接口模塊和非智能型I/O接口模塊）,適合于從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的應(yīng)用。此外系統(tǒng)還提供了多種網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。
為了滿足系統(tǒng)與第三方通訊的需要，系統(tǒng)中提供了IC695PBM300通訊模塊和IC695ETM001通訊模塊，分別來(lái)滿足Profibus DP和MODBUS TCP/IP通訊。
實(shí)施結(jié)果
大連三道溝水廠的全廠控制系統(tǒng)目前正在實(shí)施過(guò)程中。由于GE 智能平臺(tái)的PAC3i 高性能、先進(jìn)控制系統(tǒng)的易集成，編寫(xiě)程序靈活等特點(diǎn)，使集成商的工作速度大大加快，將保證系統(tǒng)的投產(chǎn)時(shí)間。大連三道溝水廠的計(jì)劃2011年9月份，部分系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，向大連市供水。屆時(shí)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，將會(huì)給用戶帶來(lái)更大的收益，并為今后的同類(lèi)項(xiàng)目，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)GE IP將以其先進(jìn)的技術(shù)，卓越的知名度，良好的口碑為水行業(yè)提供更快、更強(qiáng)、更安全的控制系統(tǒng)和完整的解決方案，不斷促進(jìn)水行業(yè)控制水平提高。
