摘要：一座利用黃河水的側滲補給開發地下水源的石佛水廠，沿黃河灘十余公里，為了確保供水生產的安全、可靠、連續，針對水廠制水過程的特點和控制系統的功能要求，采用羅克韋爾自動化基于PLC的SCADA系統。
　　
　　1、控制系統的功能和需求
　　
　　1）可靠性、安全性。由于各個井作為水廠的原水，它的控制系統安全性、穩定性直接影響到水廠能否正常向市區供水。因此，我們在系統中的通信設備、一次儀表及控制設備和程序編程等各環節都必須提高可靠性。
　　
　　2）遠程監控功能。因井群分布很散，無人職守。為了降低勞動強度，操作人員能夠在廠調度室根據供水需要進行遠程無線操作控制，同時能夠監測到各深水井的運行參數，從而實現集中監控。
　　
　　3）可維護性。在系統軟件、應用軟件和硬件方面要具有強大的報警和故障自診斷功能，以便工程技術人員對系統故障進行分析和維護。
　　
　　4）可擴展性。系統應采用具有一定標準及應用較廣泛的硬件設備，主要是考慮系統發展擴大，為以后系統的連接打好基礎。
　　
　　5）以邏輯控制為主。對井群輸水泵的控制，一般采用邏輯控制。而邏輯控制是可編程序控制器的傳統應用領域，因此這也是目前各水廠控制系統廣泛采用PLC的原因。
　　
　　6）開放性。隨著計算機技術和網絡技術的發展和應用普及，人們越來越需要過程控制系統與管理信息系統交換信息，從而實現管理與控制一體化。盡管各控制系統生產廠家在現場控制器模塊級還不能*開放或通用，但必須要求上位機監控系統具有開放性，例如：監控系統應基于微軟公司WindowsNT、2000或9X平臺，支持各種規范協議如OPC、ODBC、ActiveX、DDC等。
　　
　　7）豐富的畫面顯示功能。在各操作終端顯示的畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、高低壓供電監控畫面、設備操作畫面、趨勢圖、報警畫面等。使操作人員通過這些畫面可以全面的了解系統運行情況，并方便的對各個井站進行遠程操作。
　　
　　8）報表、查詢功能。要有歷史數據查詢功能、報表打印功能。對井群運行參數有完整的歷史數據存儲，一般要求15分鐘存儲一次數據，以便查詢和相關的統計分析。同時能夠打印生產日報表和生產月報表。
　　
　　9）具有故障診斷與報警處理功能。對系統中的特殊運行狀態如：上電情況、通訊狀態、水泵運行狀態、本地/遠程狀態等，當這些特殊狀態位發生變化時，應及時報警。同時要記錄這些狀態位發生變化時的有關信息。如：故障標簽名稱、報警信息、故障報警時間和報警確認時間等，并對報警信息進行管理。
　　
　　2、控制系統的構成
　　
　　2.1 通訊組網
　　
　　由于井群有46個井點，它們的地理位置十分分散，地域分布廣泛，適合采用無線通信方式。石佛水廠井群監控系統選用新西蘭TAIT公司生產的T2000ⅡS數傳電臺，該電臺堅固耐用，接受靈敏度高，抗*力強，數據傳輸轉換時間快的等優點，并且該電臺提供標準RS-232接口，可直接與計算機、PLC等數據終端連接，實現透明傳輸。系統使用的頻率224.75MHz，以單頻半雙工的通訊方式工作，功率5～10W可調。A-B公司的1747-KE、DH-485/RS-232接口模塊，是在DH-485通訊網絡和采用Allen-BradleyDFI通訊協議的RS-232設備之間提供一座橋梁，當它與調制解調器一起用于SLC500框架中時，于是把SLC500用作一個遠程終端站。DFI協議是A-B公司PLC系統廣泛支持的通訊協議，包括各系列PLC系統及裝有RSLinx通訊軟件的計算機持DFI協議，它的通訊速率從110bps到19.2Kbps可組態。通過該協議可以構成基于PLC的SCADA系統。石佛水廠無線通訊SCADA系統采用的是點對點半雙工主從通訊模式，PLC作為主站采用DFI半雙工主通訊方式，其它井點SLC作為從站采用DFI半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各從站輪詢的方式實現數據交換。
　　
　　2.2 控制系統硬件
　　
　　石佛水廠監控系統采用兩種通訊方式，既DH+網和無線通訊。其中DH+網應用于廠內各PLC控制器及計算機操作站之間的控制層通訊。DH+網采用屏蔽雙絞線進行通訊，具有連接方便，通訊距離遠的特點，是PLC通訊應用很廣的工業網絡，在通訊速率為57.6K波特率下，不加中繼可達1萬英尺（3040m），加中繼可達12Km，DH,+網可掛接64個控制器?，F廠區內有廠調度室、送水泵房、加氯間和雙閥濾池四個監測站，各站均采用PLC5/40控制器，主要完成生產數據采集、實時通訊、故障報警等功能。其中廠調度室站的PLC1控制器作為SCADA系統的主站還用于控制和監測各井站的運行狀況。
　　
　　廠調對于井群的遠程監控采用無線通訊，它是采用具有SCADA功能的DFI主從通訊協議，PLC1控制器通過其標準RS232口與數傳電臺相連來實現無線通訊，其通訊速率為1200波特率。每個井點均采用小型可編程控制器SLC5/02，主要完成采集各井運行數據、遠程控制、實時通訊、故障報警等功能。
　　
　　2.3 控制系統監控組態軟件的配置及功能
　　
　　操作系統選用WindowsNTServer4.0中文版。組態軟件選用羅克韋爾自動化軟件公司的組態軟件RSView32和連接現場設備的通訊軟件RSLinx。運用組態軟件，可以方便地構造適應自己需要的數據采集監控系統、編制系統的流程圖、數據表格、報警畫面、實時數據及歷史數據趨勢圖、控制畫面等，在任何需要的時候把現場的信息實時地傳送到調度室，并實時地把控制命令發送到現場數據終端，保證信息在整個系統網絡中暢通無阻。另外，VBA作為內置編程語言，可以zui大限度的實現對RSView32項目的擴展和自定義。編程軟件選用VisualBasic6.0，進行管理軟件開發。主要完成實時的數據庫組態、歷史數據庫組態，對采集的數據建立數據庫，進行存儲。以實現歷史數據查詢，曲線顯示，并可生成各種趨勢圖。以及報表的生成和打印。
　　
　　3、系統設備的安裝和維護
　　
　　PLC設備在系統運行中是非常可靠的，據有關資料統計，在PLC控制的系統中，系統故障的95％發生在PLC外部，5％發生在PLC內部。而在PLC內部故障中，有90％是發生在I/O模板中。因此在安裝和維護中，應重點注意外圍電路。包括一次儀表、電源、繼電器以及信號連接線等設備。
　　
　　1）電源。穩定的電源是整個系統可靠運行的基礎。電網的沖擊，頻率的波動都將直接影響實時控制的精度和可靠性，有時會對系統帶來毀滅性的破壞。因此，PLC系統電源應采用隔離變壓器、交流穩壓器或UPS電源等。同時，輸入和輸出的電源應分別安裝開關和保護裝置。
　　
　　2）設備機箱。由于PLC工作在環境惡劣，應將PLC安裝在堅固的機箱內，要防塵、防水。機箱表面要做良好、牢固的處理層，以防止生銹腐蝕。
　　
　　3）避雷保護措施。在PLC箱內設置避雷設備，如交流電源輸入避雷保護器，傳感器信號線避雷保護器，傳感器電源避雷保護器等。天線鐵塔安裝避雷針，并敷設避雷接地網，避雷接地網接地電阻＜4Ω，設備接地電阻＜10Ω。
　　
　　4）抗干擾處理。工業現場的環境比較惡劣，存在著許多高低頻干擾，這些干擾一般是通過與現場設備相連接的電纜引入可編程控制器的。除了接地措施外，在電纜的設計選擇和敷設施工中，應注意采取一些抗干擾措施。模擬量信號屬于小信號，極容易受到外界干擾的影響，因此，應選用雙層屏蔽電纜。PLC之間的通訊電纜頻率較高，一般應選用廠家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶屏蔽層的雙絞線電纜。
　　
　　5）系統接地的要求。PLC系統接地要求比較嚴格，有獨立的接地系統，還要注意與PLC有關的其它設備也要可靠接地。但是，多個電路接地連接在一起時，會產生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。