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摘 要：本文主要针对SCADA系统在水处理系统方面的应用，展开该系统的软件和硬件结构方面的有效分析。同时介绍该系统对信息数据的采集以及相关的监控管理的原理，对SCADA系统关键功能应用的实现予以概述。
关键词：SCADA;水处理;应用分析;数据收集
Application Analysis of SCADA System in Water Treatment
Abstract： This article focuses on the application of SCADA system in water treatment system， and develops an effective analysis of the software and hardware structure of the system. At the same time， it introduces the principle of the system's collection of information data and related monitoring management， and summarizes the implementation of the key functions of the SCADA system.
Keywords： SCADA; Water treatment; Application analysis; Data collection
前言
SCADA系统通常情况下指的是对数据信息的采集以及相关的监视控制系统，其主要是通过计算机应用技术进行生产过程的控制以及自动调度的系统。该系统能够对现场数据进行实时性的采集，并且能够对工业现场展开本区域或者远程化的自动化控制。同时SCADA系统能够对生产工艺流程展开全面性以及实时性的有效监视，并且为生产、调度还有管理予以一定的數据信息的支持。SCADA系统其主要结构涉及到远程控制模块和通讯网络和中心站。远程控制模块其关键作用在于展开信息数据的收集以及本地控制。展开本地控制阶段属于该系统内部相对独立的工作站，在信息数据的收集过程中，远程控制系统能够有效地实现连锁控制以及前馈控制、反馈控制等方面工业上经常使用的控制调节功能，能实现本站、中心站的网络通讯和遥控作业。
一、关于水处理厂在系统控制方面相关要求的概述
研究表明，不同应用区域对于SCADA系统的要求不尽相同，因此每个应用区域的SCADA系统在发展上也存在不同程度的差异。水处理SCADA系统是水厂在展开生产和经营的整个过程中管理方面的控制，以及对信息进行优化处理。SCADA系统将巨量的生产阶段的数据信息和企业自身的管理方面的数据信息以及外部的信息进行有效的归类统计和分析，从而为管理层工作人员在进行相关决策时提供信息数据方面的支持。将生产过程中的相关信息进行科学合理的有效归类，从而建立起一个与管理相关的数据库，以此有效地降低了人力资源在该方面的消耗，同时也有效的避免了人为因素的干扰，在一定程度上保障了信息数据的可靠性，也将管理层的生产操作的调度指令、关于生产各方面的相关计划以及能耗方面的指标等数据及时地反馈至生产阶段的控制层中。通常水厂对水处理运用的是较为先进的澄清以及过滤工艺，同时利用自动添加过滤物质的工艺设备。此外部分水处理厂还采用了新进的国外处理设备以及技术进行对水质的深度处理和优化，这些先进的工艺流程对控制系统提出了新的要求，需要控制系统根据实际情况的改变进行有效的升级。
1.1关于控制系统中的分散控制
对于大部分水厂来讲其控制系统均需具备一定程度的分散性。因为部分水源位置相对较为特殊，从而对控制系统造成了一定的影响，所以控制系统需要具有一定的分散性。想要实现SCADA系统的良好运行，对每个配水泵房都需配备分散性监控，才能保证泵房的独立作业以及稳定运行。
1.2关于控制系统中的集中监控
现阶段的水处理运行，主要依靠分散性控制以及集中形式的管理，从而达到有效控制人力资源和物力成本的目的。相关的工作人员需要通过中控操作，对整个水厂展开有效的集中监控。
1.3稳定性与可维护性
对于SCADA系统来讲，应当对其结构方面的设计以及软件硬件的产品质量、还有控制程序方面的编制和网络通讯的安全进行稳定性的提升，从而有效地保障水厂运行的可靠性以及安全性。并且，系统需要拥有较强的报警系统以及冗余故障自诊断的功能，从而有助于系统故障展开有效的维护。
二、关于SCADA系统的设计分析
SCADA系统是开放现场总线网络体系的核心部分。该系统的设计主要涉及到三个层面：第一是信息层，其以网络通信数据库管理为基础。第二是控制层，其通过ControlLogix平台实现控制。第三则是设备层，其主要利用网络连接传感器的执行结构。
2.1关于硬件方面的相关设计
水处理厂是以集散控制理念为基础进行中心控制室的设立以及若干个现场PLC控制分站的设立。中心控制室主要有一台服务器还有一台具有远程中央控制室主站的计算机，经过上层网络展开数据信息的交换，同时还有两台具有监控功能的计算机挂在冗余ControlNet上。对于现场控制分站来讲其主要是以ControlLogix平台作为控制的核心，分布在每个工艺流程中，每个站之间经过冗余ControlNe网络进行信息的交换。处于同一个分站上的两个ControlLogix主要是用过光纤展开CPU冗余和展开故障无扰动的转换。控制层具有取水泵PLCI，进行对取水泵房取水设备温度方面的有效监控，同时还进行对电量方面的相关参数以及水质方面的相关参数的有效监控等。混凝加药站PLC2主要针对加矾过程中的计量泵方面的监控，同时还对加氯设备运行作业以及检测加药沉淀之后的水质相关参数进行有效的监控。 2.2关于冗余系统方面的相关设计
在一些系统稳定性标准相对较高的应用中，应当对其系统冗余进行有效分析，主要对系统内部分重要的模块和在相关设计进行一个或者若干个备份。一旦在运行过程中出现部分异常情况，系统就能够通过一定的软件或硬件设备进行自动化切换至备份中，以此保障系统稳定的运行。
三、关于SCADA控制系统软件方面的设计
SCADA控制系统的软件设计是较为重要的一项内容，因为SCADA系统具有一定的复杂程度，同时软件在开发过程中其周期相对较长，因此在运行上需要保持一定的稳定性。SCADA系统以组态软件为主，在该系统中其数据库技术以及VB编程语言以辅助作用类型的软件设计模式运行。其主要是为了建立起一个软件系统，即监控工作站从ControlNet中取得现场生产的相关信息数据以及设备运行参数。监控工作站通过动画的形式展现出来，相关的信息数据会储备到网络数据服务器内，同时利用RsWebserver展示出来，令网络使用者能够利用浏览器进行数据的获取，远程使用人员能够通过客户端监控，获取到生产现场的信息，同时能够利用摄像头获取到整个工程的实时影像。
四、结束语
本文以水处理厂的控制运行为基础，分析SCADA系统硬件和软件两个环节的有效设计。通过NetLinx三层网络，实现对SCADA系统技术的支持，同时实现分散控制以及集中管理的控制。研究表明，通过利用 SCADA 技术，对水质、流量等参数进行实时调度与监控管理，不仅实现了水处理生产管理的自动化、信息化、网络化，亦在提高供水质量、节能降耗、优化管理等方面有着重大意义。尤其体现在保持了系统运行的稳定，减少了維修保养次数，简化了操作，亦呈现出美观友好的用户界面，满足了水处理技术跟随现代化进步的要求。
参考文献：
[1]赵迎迎. 基于实时用水模式的城市供水管网水质模型研究[D].浙江大学，2018.
[2]唐昭. Citect系统在大区域供暖中应用的研究[D].华北电力大学，2017.
[3]刘颖. 供水SCADA系统设计及管网泄漏检测与定位方法研究[D].大连理工大学，2016.
作者简介：
钟雨池，出生年月：1998年5月，性别：女，民族：汉族，籍贯（精确到市）：广西壮族自治区梧州市岑溪市， 学历：本科，研究方向：给排水科学与工程.
关键词：SCADA;水处理;应用分析;数据收集
Application Analysis of SCADA System in Water Treatment
Abstract： This article focuses on the application of SCADA system in water treatment system， and develops an effective analysis of the software and hardware structure of the system. At the same time， it introduces the principle of the system's collection of information data and related monitoring management， and summarizes the implementation of the key functions of the SCADA system.
Keywords： SCADA; Water treatment; Application analysis; Data collection
前言
SCADA系统通常情况下指的是对数据信息的采集以及相关的监视控制系统，其主要是通过计算机应用技术进行生产过程的控制以及自动调度的系统。该系统能够对现场数据进行实时性的采集，并且能够对工业现场展开本区域或者远程化的自动化控制。同时SCADA系统能够对生产工艺流程展开全面性以及实时性的有效监视，并且为生产、调度还有管理予以一定的數据信息的支持。SCADA系统其主要结构涉及到远程控制模块和通讯网络和中心站。远程控制模块其关键作用在于展开信息数据的收集以及本地控制。展开本地控制阶段属于该系统内部相对独立的工作站，在信息数据的收集过程中，远程控制系统能够有效地实现连锁控制以及前馈控制、反馈控制等方面工业上经常使用的控制调节功能，能实现本站、中心站的网络通讯和遥控作业。
一、关于水处理厂在系统控制方面相关要求的概述
研究表明，不同应用区域对于SCADA系统的要求不尽相同，因此每个应用区域的SCADA系统在发展上也存在不同程度的差异。水处理SCADA系统是水厂在展开生产和经营的整个过程中管理方面的控制，以及对信息进行优化处理。SCADA系统将巨量的生产阶段的数据信息和企业自身的管理方面的数据信息以及外部的信息进行有效的归类统计和分析，从而为管理层工作人员在进行相关决策时提供信息数据方面的支持。将生产过程中的相关信息进行科学合理的有效归类，从而建立起一个与管理相关的数据库，以此有效地降低了人力资源在该方面的消耗，同时也有效的避免了人为因素的干扰，在一定程度上保障了信息数据的可靠性，也将管理层的生产操作的调度指令、关于生产各方面的相关计划以及能耗方面的指标等数据及时地反馈至生产阶段的控制层中。通常水厂对水处理运用的是较为先进的澄清以及过滤工艺，同时利用自动添加过滤物质的工艺设备。此外部分水处理厂还采用了新进的国外处理设备以及技术进行对水质的深度处理和优化，这些先进的工艺流程对控制系统提出了新的要求，需要控制系统根据实际情况的改变进行有效的升级。
1.1关于控制系统中的分散控制
对于大部分水厂来讲其控制系统均需具备一定程度的分散性。因为部分水源位置相对较为特殊，从而对控制系统造成了一定的影响，所以控制系统需要具有一定的分散性。想要实现SCADA系统的良好运行，对每个配水泵房都需配备分散性监控，才能保证泵房的独立作业以及稳定运行。
1.2关于控制系统中的集中监控
现阶段的水处理运行，主要依靠分散性控制以及集中形式的管理，从而达到有效控制人力资源和物力成本的目的。相关的工作人员需要通过中控操作，对整个水厂展开有效的集中监控。
1.3稳定性与可维护性
对于SCADA系统来讲，应当对其结构方面的设计以及软件硬件的产品质量、还有控制程序方面的编制和网络通讯的安全进行稳定性的提升，从而有效地保障水厂运行的可靠性以及安全性。并且，系统需要拥有较强的报警系统以及冗余故障自诊断的功能，从而有助于系统故障展开有效的维护。
二、关于SCADA系统的设计分析
SCADA系统是开放现场总线网络体系的核心部分。该系统的设计主要涉及到三个层面：第一是信息层，其以网络通信数据库管理为基础。第二是控制层，其通过ControlLogix平台实现控制。第三则是设备层，其主要利用网络连接传感器的执行结构。
2.1关于硬件方面的相关设计
水处理厂是以集散控制理念为基础进行中心控制室的设立以及若干个现场PLC控制分站的设立。中心控制室主要有一台服务器还有一台具有远程中央控制室主站的计算机，经过上层网络展开数据信息的交换，同时还有两台具有监控功能的计算机挂在冗余ControlNet上。对于现场控制分站来讲其主要是以ControlLogix平台作为控制的核心，分布在每个工艺流程中，每个站之间经过冗余ControlNe网络进行信息的交换。处于同一个分站上的两个ControlLogix主要是用过光纤展开CPU冗余和展开故障无扰动的转换。控制层具有取水泵PLCI，进行对取水泵房取水设备温度方面的有效监控，同时还进行对电量方面的相关参数以及水质方面的相关参数的有效监控等。混凝加药站PLC2主要针对加矾过程中的计量泵方面的监控，同时还对加氯设备运行作业以及检测加药沉淀之后的水质相关参数进行有效的监控。 2.2关于冗余系统方面的相关设计
在一些系统稳定性标准相对较高的应用中，应当对其系统冗余进行有效分析，主要对系统内部分重要的模块和在相关设计进行一个或者若干个备份。一旦在运行过程中出现部分异常情况，系统就能够通过一定的软件或硬件设备进行自动化切换至备份中，以此保障系统稳定的运行。
三、关于SCADA控制系统软件方面的设计
SCADA控制系统的软件设计是较为重要的一项内容，因为SCADA系统具有一定的复杂程度，同时软件在开发过程中其周期相对较长，因此在运行上需要保持一定的稳定性。SCADA系统以组态软件为主，在该系统中其数据库技术以及VB编程语言以辅助作用类型的软件设计模式运行。其主要是为了建立起一个软件系统，即监控工作站从ControlNet中取得现场生产的相关信息数据以及设备运行参数。监控工作站通过动画的形式展现出来，相关的信息数据会储备到网络数据服务器内，同时利用RsWebserver展示出来，令网络使用者能够利用浏览器进行数据的获取，远程使用人员能够通过客户端监控，获取到生产现场的信息，同时能够利用摄像头获取到整个工程的实时影像。
四、结束语
本文以水处理厂的控制运行为基础，分析SCADA系统硬件和软件两个环节的有效设计。通过NetLinx三层网络，实现对SCADA系统技术的支持，同时实现分散控制以及集中管理的控制。研究表明，通过利用 SCADA 技术，对水质、流量等参数进行实时调度与监控管理，不仅实现了水处理生产管理的自动化、信息化、网络化，亦在提高供水质量、节能降耗、优化管理等方面有着重大意义。尤其体现在保持了系统运行的稳定，减少了維修保养次数，简化了操作，亦呈现出美观友好的用户界面，满足了水处理技术跟随现代化进步的要求。
参考文献：
[1]赵迎迎. 基于实时用水模式的城市供水管网水质模型研究[D].浙江大学，2018.
[2]唐昭. Citect系统在大区域供暖中应用的研究[D].华北电力大学，2017.
[3]刘颖. 供水SCADA系统设计及管网泄漏检测与定位方法研究[D].大连理工大学，2016.
作者简介：
钟雨池，出生年月：1998年5月，性别：女，民族：汉族，籍贯（精确到市）：广西壮族自治区梧州市岑溪市， 学历：本科，研究方向：给排水科学与工程.