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基于PLC和MDS無線數(shù)傳電臺的SCADA系統(tǒng)在水廠中的應用
      導讀： 水廠最大的特點是地域極為分散。通常水源地、補壓井、測壓點距離廠區(qū)幾公里甚至幾十公里，這樣就造成控制系統(tǒng)I/O點分散，因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系統(tǒng)。此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分別地，互不影響地進行起動或停止控制。

　　2.9 開放性

　　開放性是用戶對控制系統(tǒng)的普遍需求。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應用的普及，人們越來越需要過程控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)交互信息，從而實現(xiàn)管理與控制一體化。盡管各控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家在現(xiàn)場控制器模塊級還不可能完全開放或通用，但必須要求上位機監(jiān)控系統(tǒng)具有開放性，例如：監(jiān)控系統(tǒng)應基于微軟公司的bbbbbbsNT、2000或9X平臺，支持各種規(guī)范的協(xié)議如OPC、ODBC、ActiveX、DDE等。

3、 控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　3.1 控制系統(tǒng)硬件

　　如下圖所示，楊莊水廠根據(jù)系統(tǒng)不同功能層次采用四種通信方式，共有19個PLC控制站構(gòu)成控制系統(tǒng)。以太網(wǎng)用于系統(tǒng)的管理層，DH+網(wǎng)和無線通訊用于各PLC控制器及計算機操作站之間的控制層通訊，遠程I/O網(wǎng)用于配水廠PLC控制器與變頻器\軟起動器的設(shè)備層通訊，管理層與控制層通過服務(wù)器實現(xiàn)信息交互。DH+網(wǎng)和遠程I/O網(wǎng)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(yè)網(wǎng)絡(luò)，在通訊速度為57.6Kbps下，不加中繼可達10000英尺（3040米）加中繼可達12公里，DH+網(wǎng)可掛接64個控制器，遠程I/O網(wǎng)可掛接32個設(shè)備。無線通訊采用具有SCADA功能DF1主從通訊協(xié)議，PLC通過其標準RS232口與數(shù)傳電臺相連來實現(xiàn)無線通訊，通訊速率為9600bps/19200 bps。PLC1作為SCADA系統(tǒng)的主站用于控制和監(jiān)測配水系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，PLC2用于監(jiān)控加氯系統(tǒng)，PLC00~PLC03、PLC07分別控制0#~3#、07#水源井，PLC05、PLC08分別控制5#、6#、和8#、9#兩口水源井，PLC10控制10#補壓井，PLC11~PLC18用于配水管網(wǎng)壓力監(jiān)測，位于中控室的OS1、OS2計算機PLC00~PLC02控制器只采用DH+網(wǎng)進行通訊；3#水源井~9#水源井距廠區(qū)較遠，為了防止通訊電纜被意外切斷影響水廠的運行，PLC03~08控制器采用互為熱備的DH+網(wǎng)和無線通訊，通常性況下采用速度較高的DH+有線通訊，一旦DH+網(wǎng)通訊失敗，系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)換到DF1無線通訊；10#補壓井和測壓點距離廠區(qū)更遠，采用有線通訊方式代價太高，因此PLC10及PLC11~PLC18控制器只采用DF1無線通訊方式。

　　在控制系統(tǒng)中，用于配水管網(wǎng)壓力監(jiān)測的PLC11~PLC18采用最為經(jīng)濟的微型可編程控制器MicroLogix1000，其它控制器均選取用可編程控制器SLC5/04，用于1#、6#配水泵的變頻器采用A-B公司1336Plus變頻器，其它配水泵和水源井都采用A-B公司具有泵控功能的SMC Dialog plus智能馬達控制器，HMI操作站選用研華586工控機，ADS服務(wù)器采用惠普HP E60服務(wù)器，工控機、服務(wù)器的DH+通訊接口卡采用A-B公司的1784-KTX，無線通訊電臺采用美國MDS公司數(shù)字電臺MDS 2710。

　　

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　3.2 控制系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件

　　水廠的人機監(jiān)控系統(tǒng)由位于中控室的兩套RSView32計算機操作站和位于綜合樓的基于客戶/服務(wù)器RSView32活動顯示系統(tǒng)（ADS）組成。操作站安裝bbbbbbs95操作系統(tǒng)作為RSView32運行平臺，ADS服務(wù)器安裝bbbbbbs NT Server運行平臺，ADS客戶端安裝bbbbbbs98中文版操作系統(tǒng)作為RSView32 ADS Client運行平臺。RSView32是羅克韋樂自動化軟件公司采用開放技術(shù)，以MFC（微軟基礎(chǔ)級）、DCOM（分布元件對象）組件技術(shù)為基礎(chǔ)的人機監(jiān)控軟件，是第一個在圖形顯示中利用ActiveX、VBA、OPC的MMI產(chǎn)品，提供了監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集等全部功能，是一個使用方便、可擴展性強、監(jiān)控性能高的監(jiān)控組態(tài)軟件。RSView32 ADS將RSView32功贖罪MMI軟件擴展為客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。ADS服務(wù)器不僅可在現(xiàn)場，而且可以通過國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）在世界任何地方連接進入。客戶端可以采用ADS軟件或Internet Explorer作為監(jiān)控軟件平臺。ADS最多可以同時支持20個特許的客戶連接。系統(tǒng)的安全策略利用bbbbbbs NT和RSView32提供的雙重安全功能，bbbbbbs NT在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層面負責管理操作人員或系統(tǒng)管理員和登錄，而RSView32通過設(shè)置不同的安全級別在應用層面對用戶的操作權(quán)限進行控制，從而保證系統(tǒng)和正常操作，防止越權(quán)操作。

　　3.3 控制系統(tǒng)SCADA協(xié)議

　　A-B公司的可編程控制器SLC5/04和MicroLogix1000具有內(nèi)置的多功能的標準RS232接口通道0，通過該接口可以和編程器連接進行編程，也可以建立DH485網(wǎng)絡(luò)，還可以實現(xiàn)SCADA系統(tǒng)功能。該RS232接口有兩種工作方式，一種是系統(tǒng)方式，另一種是用戶方式，系統(tǒng)方式支持DH485和DFI通訊協(xié)議，用戶方式支持標準ASCII碼方式，通訊速率從110bps到19.2bps可組態(tài)。DFI協(xié)議是A-B公司PLC系統(tǒng)廣泛支持的通訊協(xié)議，包括各系列PLC及裝有RS Linx通訊軟件的計算機均支持DFI協(xié)議，通過該協(xié)議可以構(gòu)成基于PLC的SCADA系統(tǒng)。DFI協(xié)議支持點對點全雙工通訊模式以及點對多點半雙工主從通訊模式，DFI主從通訊方式支持包括主站在內(nèi)的多達255個站，站地址為0-255。SLC5/04通道0可組態(tài)選擇DFI全雙工，DFI半雙工主或DFI半雙工從，MicroLogix1000通道0可選擇DFI全雙工或DFI半雙工從。楊莊水廠無線通訊SCADA系統(tǒng)采用點對多點半雙工通訊模式，PLC1作為主站采用DFI半雙工主通訊方式，其它PLC控制器作為從站采用DFI半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各從站輪詢方式并通過信息（MSG）指令來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的。DFI主從通訊方式不僅能實現(xiàn)主站與從站的通訊，而且能實現(xiàn)從站與從站的通訊。主站對從站的通訊可組態(tài)面基于信息的輪詢方式或標準的輪詢方式。