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摘 要：采用集散型控制系统实现水厂等运行数据及状态的实时监控。介绍了通过远程OPC软件KEPServerEX对各水厂PLC数据进行采集、通过GPS对FineComm OPC Server采集的和达仪表数据进行传输，并采用Ifix组态软件设计集团调度中心的监控界面系统方案。运行结果表明，整个系统具有普遍地适用性，界面友好、实时性强、数据可靠，具备一定的工程应用意义和推广作用。
关键词：实时监控；集散型；OPC；Ifix
水厂工业控制自动化建设是现代化水厂升级改造的措施之一，大连市自来水集团有限公司下辖多个水厂、供水分公司等，它们都分别引进安装了各个国家各种型号的PLC产品以及采用不同的上位机软件进行了相应的人机界面开发，当时充分满足了各个水厂及供水分公司管理等管理的需求，运行稳定、安全、可靠。
随着集团信息建设的整体发展，各个水厂、网点各自为营，不能将现场管理情况在线实时传输到集团调度中心，已远远跟不上公司的信息化发展脚步。这对整个公司的工业控制信息化建设升级提出了要求。
由于各水厂及分公司等情况的复杂性，本调度中心工业自动化控制实时监控系统项目的研发、调试和试运行等管理经验，可为同类行业的工业自动化控制建设提供参考。
一、项目概况
截至2010年，大连市自来水集团有限公司拥有水库9座，净水厂10座，高位配水池49座，DN100以上供水管网4618.5公里，担负着大连市内四区、高新园区、金州新区、旅顺口区、普湾新区、保税区的供水，供水面积达483.7平方公里，供水人口328万人，日综合供水能力135万立方米。
基于公司集团调度中心目前的管理要求，目前需要对5个净水分公司，1个原水分公司，6个泵站，18个高位水池，9座水库，以及三个供水分公司，一个计量中心等点位运行情况实现实时监控。
基于水厂自动控制基础上的集散型控制系统开发，将改造、完善供水管网信息管理系统、供水SCADA系统，在工程竣工后，可将现有的水厂和部分泵站、数据检测点的数据采集到公司调度系统中来，进行数据处理、显示、打印、报警，建立起公司的信息系统平台，实现“现场无人值守，控制中心少人值班”的目标，完成对整个工艺过程及全部生产设备的自动监测和控制。为公司进一步的工业控制系统升级改造、提高公司信息建设一体化夯实基础。
二、系统方案设计
（一）网络方案
根据数据采集特点，本项目将在各水厂、供水分公司、计量中心等的调度室内安装一台与中心调度系统能进行通讯的计算机，实现从分公司的PLC直接读取数据，对各高位水池、水库等使用仪器仪表的由和达公司对数据进行GPS采集，并将数据通过运营商专线汇聚接入到集团中心机房。
同时，采用GPS 3G DTU无线数据传输方式作为备用，以保障系统实时可靠性。
数据收发两端均采用光纤协议转换器，集团端接着进入路由器、防火墙、交换机等进入服务器，并进行双机冗余备份。
其中涉及到的网络建设包括水务集团调度中心与各水厂、供水公司、检测点等数据通讯网络的建设，数据中心新建网络与现有的营业系统网络整合的集成建设，制定网络安全策略，优化网络的架构设计，保证整个网络运行稳定可靠。
（二）系统软件架构设计
从1995年大沙沟原水分公司进行自动化控制改造以来，各个水厂都陆续进行了工业控制自动化建设的更新及改造。由于工控系统开发的公司不同，采用的PLC下位机软件及上位机组态软件均有很大的区别。PLC目前集团公司各水厂所用有日本三菱、德国西门子、美国GE、 昆腾、施耐德等各系列及型号，上位机有MITSUBISHI、IFIX、Intouch、组态王等，版本也各不相同。考虑到调度中心实时监控系统数据的可靠性、稳定性、及时性，采取将数据采集计算机接入到各水厂生产自动化控制网络中，直接从PLC端读取数据。
中心调度系统对以下数据信息的采集：
1.水厂入厂原水流量、压力和全部水质指标。
2.水厂清水池、送水泵房全部信息（包括：水位、水质、水温、水泵状态、供电系统状态、水泵转速、水泵前后压力等信息）和出厂的全部流量、压力、水质信息。
3.加压泵站的全部信息，其中包括：水位、水质、水泵状态、供电系统状态、水泵转速、水泵前后压力等信息。
4.高位水池水深、水库液位、管网压力点压力数据等。
考虑到各水厂、泵站PLC的多样性，经过数据采集试验后，采用KEPServerEX进行采集数据OPC远程传输。根据和达公司的管理应用软件接口要求，对高位水池、水库等的数据，采用FineComm传输方式，先进入和达的 OPC服务器，然后将数据转换成统一的数据。对以上的数据最终均需按照统一的数据格式和通讯协议将数据传输到中心调度系统。
上位机采用IFIX组态软件编写生产调度系统人机界面。
（三）系统硬件设计
根据本项目的地理位置分布狀况及集散型控制系统网络结构情况，本项目设计的调度中心实时监控系统分为三层：即各水厂、供水分公司、集团计量中心等基层调度中心，集团公司调度中心，机房。
基层调度中心需将信号传入集团中心调度系统（根据集团管理制度和管理方式的升级情况，以后可选择集团调度中心能下达调度指令到达水厂、泵站的控制系统中）。所以基层采集点增加设备：采集计算机、光纤协议转换器、路由器、GPS 3G模块。
机房：防火墙、路由器、光纤协议转换器、交换机、服务器等。
集团调度中心：路由器、计算机、大屏幕投影仪等。
三、经验总结
（一）通讯专线在系统试运行时，经常出现断线情况，严重地影响了系统问题的判断，最后，在实时监控中增加一个网络状态页面及远程登录管理，以判断是网络还是采集软件的存在问题。
（二）基层水厂有断电情况，因屏幕正常处于断电状态而往往难以发现。最后增加UPS电源，进行短时供电，并设置停电蜂鸣报警。计算机设置断电自动重启，KEPServerEX随重启自动运行。
（三）基层数据断掉重传后，服务器端仍旧显示数据原状态或断线状态，未进行及时刷新。这时需要将服务器端的IFIX进行重新启动，以刷新数据。
四、结语
根据各个水厂、泵站等硬件多样化、地理位置分散特点，数据采集及传输采用多种OPC方式，结合组态软件开发具有C/S（客户机/服务器）及B/S（浏览器/服务器） 集散型工业控制系统，集团调度中心实现了对各水厂等的基层数据采集，有效地进行了对其运行状态画面动态实时监控并重要数据的存储。
参考文献：
[1]张婉青. 水厂自动控制系统的改造设计[J]. 科技视界，2015，（30）：294-295.
[2]白昊. 现代水厂自动控制系统的研究与实现[D].长安大学，2013.
[3]杨鹏，蒋步军，陈虹，刘正意. 集散控制系统在中小型水厂的应用[J]. 工业控制计算机，2001，（10）：22-24+28.
关键词：实时监控；集散型；OPC；Ifix
水厂工业控制自动化建设是现代化水厂升级改造的措施之一，大连市自来水集团有限公司下辖多个水厂、供水分公司等，它们都分别引进安装了各个国家各种型号的PLC产品以及采用不同的上位机软件进行了相应的人机界面开发，当时充分满足了各个水厂及供水分公司管理等管理的需求，运行稳定、安全、可靠。
随着集团信息建设的整体发展，各个水厂、网点各自为营，不能将现场管理情况在线实时传输到集团调度中心，已远远跟不上公司的信息化发展脚步。这对整个公司的工业控制信息化建设升级提出了要求。
由于各水厂及分公司等情况的复杂性，本调度中心工业自动化控制实时监控系统项目的研发、调试和试运行等管理经验，可为同类行业的工业自动化控制建设提供参考。
一、项目概况
截至2010年，大连市自来水集团有限公司拥有水库9座，净水厂10座，高位配水池49座，DN100以上供水管网4618.5公里，担负着大连市内四区、高新园区、金州新区、旅顺口区、普湾新区、保税区的供水，供水面积达483.7平方公里，供水人口328万人，日综合供水能力135万立方米。
基于公司集团调度中心目前的管理要求，目前需要对5个净水分公司，1个原水分公司，6个泵站，18个高位水池，9座水库，以及三个供水分公司，一个计量中心等点位运行情况实现实时监控。
基于水厂自动控制基础上的集散型控制系统开发，将改造、完善供水管网信息管理系统、供水SCADA系统，在工程竣工后，可将现有的水厂和部分泵站、数据检测点的数据采集到公司调度系统中来，进行数据处理、显示、打印、报警，建立起公司的信息系统平台，实现“现场无人值守，控制中心少人值班”的目标，完成对整个工艺过程及全部生产设备的自动监测和控制。为公司进一步的工业控制系统升级改造、提高公司信息建设一体化夯实基础。
二、系统方案设计
（一）网络方案
根据数据采集特点，本项目将在各水厂、供水分公司、计量中心等的调度室内安装一台与中心调度系统能进行通讯的计算机，实现从分公司的PLC直接读取数据，对各高位水池、水库等使用仪器仪表的由和达公司对数据进行GPS采集，并将数据通过运营商专线汇聚接入到集团中心机房。
同时，采用GPS 3G DTU无线数据传输方式作为备用，以保障系统实时可靠性。
数据收发两端均采用光纤协议转换器，集团端接着进入路由器、防火墙、交换机等进入服务器，并进行双机冗余备份。
其中涉及到的网络建设包括水务集团调度中心与各水厂、供水公司、检测点等数据通讯网络的建设，数据中心新建网络与现有的营业系统网络整合的集成建设，制定网络安全策略，优化网络的架构设计，保证整个网络运行稳定可靠。
（二）系统软件架构设计
从1995年大沙沟原水分公司进行自动化控制改造以来，各个水厂都陆续进行了工业控制自动化建设的更新及改造。由于工控系统开发的公司不同，采用的PLC下位机软件及上位机组态软件均有很大的区别。PLC目前集团公司各水厂所用有日本三菱、德国西门子、美国GE、 昆腾、施耐德等各系列及型号，上位机有MITSUBISHI、IFIX、Intouch、组态王等，版本也各不相同。考虑到调度中心实时监控系统数据的可靠性、稳定性、及时性，采取将数据采集计算机接入到各水厂生产自动化控制网络中，直接从PLC端读取数据。
中心调度系统对以下数据信息的采集：
1.水厂入厂原水流量、压力和全部水质指标。
2.水厂清水池、送水泵房全部信息（包括：水位、水质、水温、水泵状态、供电系统状态、水泵转速、水泵前后压力等信息）和出厂的全部流量、压力、水质信息。
3.加压泵站的全部信息，其中包括：水位、水质、水泵状态、供电系统状态、水泵转速、水泵前后压力等信息。
4.高位水池水深、水库液位、管网压力点压力数据等。
考虑到各水厂、泵站PLC的多样性，经过数据采集试验后，采用KEPServerEX进行采集数据OPC远程传输。根据和达公司的管理应用软件接口要求，对高位水池、水库等的数据，采用FineComm传输方式，先进入和达的 OPC服务器，然后将数据转换成统一的数据。对以上的数据最终均需按照统一的数据格式和通讯协议将数据传输到中心调度系统。
上位机采用IFIX组态软件编写生产调度系统人机界面。
（三）系统硬件设计
根据本项目的地理位置分布狀况及集散型控制系统网络结构情况，本项目设计的调度中心实时监控系统分为三层：即各水厂、供水分公司、集团计量中心等基层调度中心，集团公司调度中心，机房。
基层调度中心需将信号传入集团中心调度系统（根据集团管理制度和管理方式的升级情况，以后可选择集团调度中心能下达调度指令到达水厂、泵站的控制系统中）。所以基层采集点增加设备：采集计算机、光纤协议转换器、路由器、GPS 3G模块。
机房：防火墙、路由器、光纤协议转换器、交换机、服务器等。
集团调度中心：路由器、计算机、大屏幕投影仪等。
三、经验总结
（一）通讯专线在系统试运行时，经常出现断线情况，严重地影响了系统问题的判断，最后，在实时监控中增加一个网络状态页面及远程登录管理，以判断是网络还是采集软件的存在问题。
（二）基层水厂有断电情况，因屏幕正常处于断电状态而往往难以发现。最后增加UPS电源，进行短时供电，并设置停电蜂鸣报警。计算机设置断电自动重启，KEPServerEX随重启自动运行。
（三）基层数据断掉重传后，服务器端仍旧显示数据原状态或断线状态，未进行及时刷新。这时需要将服务器端的IFIX进行重新启动，以刷新数据。
四、结语
根据各个水厂、泵站等硬件多样化、地理位置分散特点，数据采集及传输采用多种OPC方式，结合组态软件开发具有C/S（客户机/服务器）及B/S（浏览器/服务器） 集散型工业控制系统，集团调度中心实现了对各水厂等的基层数据采集，有效地进行了对其运行状态画面动态实时监控并重要数据的存储。
参考文献：
[1]张婉青. 水厂自动控制系统的改造设计[J]. 科技视界，2015，（30）：294-295.
[2]白昊. 现代水厂自动控制系统的研究与实现[D].长安大学，2013.
[3]杨鹏，蒋步军，陈虹，刘正意. 集散控制系统在中小型水厂的应用[J]. 工业控制计算机，2001，（10）：22-24+28.