摘要：本文介紹在SCADA系統(tǒng)升級(jí)改造中，系統(tǒng)總體框架的設(shè)計(jì)、通訊模式的選用、軟件的功能。
　　關(guān)鍵詞：SCADA系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、調(diào)度
　　1前言
　　馬鞍山首創(chuàng)水務(wù)公司原有SCADA系統(tǒng)為，由一個(gè)中控室三個(gè)廠級(jí)站十二個(gè)測(cè)壓點(diǎn)組成，在SCADA系統(tǒng)由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用數(shù)傳電臺(tái)通訊傳輸。由于系統(tǒng)組件多故障率高，無(wú)線通訊受到干擾影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，近年來(lái)系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題較多，需要進(jìn)行改造升級(jí)。
　　2改造思路
　　公司供水調(diào)度中心為主站，采石水廠一、二泵，慈湖水廠二泵和當(dāng)涂水廠一、二泵為廠級(jí)站，二泵為廠級(jí)站數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(其中慈湖水廠已經(jīng)建立水廠監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可直接送至主站)，廠級(jí)二泵監(jiān)測(cè)站均通過(guò)光纖把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送至公司主站，一泵數(shù)據(jù)傳輸則通過(guò)GPRS來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)送至主站后，主站通過(guò)光纖再下發(fā)至各廠級(jí)站二泵監(jiān)控平臺(tái)，以便二泵工作人員實(shí)現(xiàn)廠級(jí)調(diào)度。加壓站和測(cè)壓點(diǎn)都通過(guò)GPRS設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到主站的傳輸。所有底層廠級(jí)站、加壓站都需添置安裝PLC設(shè)備，完成數(shù)據(jù)采集。考慮到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸穩(wěn)定性和可靠性，廠級(jí)站增加一套GPRSMODEM作為備用通道，一旦光纖傳輸出現(xiàn)故障，可通過(guò)GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
　　3SCADA系統(tǒng)總體框架
　　基于馬鞍山首創(chuàng)供水調(diào)度SCADA系統(tǒng)的技術(shù)條件，本系統(tǒng)在總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，分成三個(gè)層次：
　　底層為基本監(jiān)測(cè)站點(diǎn)層，3個(gè)水廠現(xiàn)場(chǎng)PLC、5個(gè)增壓泵站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控PLC及即16個(gè)測(cè)壓點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)壓力數(shù)據(jù)采集終端，其主要任務(wù)是采集所在站點(diǎn)的實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作處理，并通過(guò)相應(yīng)的通訊網(wǎng)絡(luò)向上轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)工況數(shù)據(jù)，并接受調(diào)度端的遠(yuǎn)程指令。
　　中間層為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)層，即調(diào)度室的上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)，接受從遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)傳送上來(lái)的站點(diǎn)實(shí)時(shí)工況信息，同時(shí)對(duì)各站點(diǎn)發(fā)送調(diào)度控制指令。
　　最上一層是信息管理層，即以數(shù)據(jù)服務(wù)器為數(shù)據(jù)樞紐的信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，包括與公司各職能部門(mén)互聯(lián)的基于Browser/Server的Intranet構(gòu)架，提供對(duì)系統(tǒng)中所有歷史數(shù)據(jù)信息的查看/分析/匯總。
　　整個(gè)供水調(diào)度SCADA系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)如圖所示：
　　圖系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)
　　（1）本系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上以供水調(diào)度為核心，以數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)為數(shù)據(jù)樞紐，以SCADA系統(tǒng)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，形成馬鞍山供水輸配調(diào)度的監(jiān)控管理平臺(tái)，該平臺(tái)的核心功能是供水調(diào)度信息的匯集、分類(lèi)和信息流程的控制。
　　（2）在該系統(tǒng)中，供水調(diào)度中心承擔(dān)自來(lái)水供水環(huán)節(jié)信息中心的任務(wù)，有關(guān)供水輸配的信息均匯集于公司調(diào)度室的數(shù)據(jù)服務(wù)器，并由供水調(diào)度室提供信息分類(lèi)整理和遞送的服務(wù)。
　　（3）供水調(diào)度室是整個(gè)系統(tǒng)信息層和控制層的結(jié)合處，信息層與控制層的信息交換通過(guò)本地局域網(wǎng)，并按TCP/IP傳輸協(xié)議進(jìn)行通信，但內(nèi)層協(xié)議采用EtherNet/IP。EtherNet/IP是一種在現(xiàn)有商用以太網(wǎng)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的以太網(wǎng)工業(yè)（應(yīng)用）協(xié)議，它利用了現(xiàn)有以太網(wǎng)的通訊芯片、物理介質(zhì)和TCP/IP套件，在工業(yè)控制應(yīng)用中進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和數(shù)據(jù)采集。
　　（4）根據(jù)對(duì)信息的傳送量、信息的傳送速度以及經(jīng)濟(jì)上的考慮，采用多種通信模式，其中信息層之間的網(wǎng)絡(luò)通信采用EtherNet、控制層之間大信息量站點(diǎn)的通信采用無(wú)線數(shù)傳(或采用無(wú)線擴(kuò)頻)和有線專(zhuān)線傳輸?shù)姆绞酵ㄐ拧?br /> 　　（5）信息層內(nèi)設(shè)備間的通信，供水調(diào)度室內(nèi)設(shè)備間的通信通過(guò)調(diào)度中心局域網(wǎng)，供水調(diào)度室與其他科室的通信通過(guò)公司局域網(wǎng)，所有信息層內(nèi)設(shè)備間的通信均采用的TCP/IP協(xié)議。
　　（6）所有控制層內(nèi)設(shè)備間的通信均在供水調(diào)度室與遠(yuǎn)程站之間，其中通過(guò)有線專(zhuān)線的通信采用外層為T(mén)CP/IP、內(nèi)層為EtherNet/IP的通信協(xié)議，通過(guò)無(wú)線數(shù)傳的通信采用DF1協(xié)議。
　　（7）在供水調(diào)度室中，作為信息平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)部分，主PLC將完成所有的控制層信息的遠(yuǎn)程通信和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的緩存，為信息層提供全部的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)映射。而作為信息平臺(tái)的歷史數(shù)據(jù)部分，由服務(wù)器的SQLServer完成所有歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的管理。
　　（8）供水調(diào)度室的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)，以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于管網(wǎng)工況趨勢(shì)圖查詢(xún)分析、工況報(bào)警和操作事件的記錄和查詢(xún)。
　　4調(diào)度系統(tǒng)的通信
　　SCADA系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信主通道采用光纜通信方式，遠(yuǎn)程光纜通信是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛、最可靠、最高效的通信方式，光纖本質(zhì)上具有不受雷電影響、不受電磁干擾的特點(diǎn)，解除了系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)的避雷和抗電磁干擾上的投入。本項(xiàng)目遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)將租用電信部門(mén)光纜專(zhuān)線，建立起覆蓋主要供水系統(tǒng)的光纜數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，系統(tǒng)選用GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，承擔(dān)對(duì)各測(cè)壓點(diǎn)、加壓泵站以及采石一泵和當(dāng)涂一泵的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，并作為采石、慈湖、當(dāng)涂三水廠遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫溆猛ǖ馈?br /> 　　采石、慈湖、當(dāng)涂三水廠遠(yuǎn)程光纜通信主網(wǎng)與GPRS備用網(wǎng)絡(luò)的切換采用PLC控制的切換方式，當(dāng)PLC檢測(cè)并確認(rèn)遠(yuǎn)程光纜通信中斷時(shí)，PLC即自動(dòng)切換到GPRS通道，將本地?cái)?shù)據(jù)通過(guò)GPRSModem自動(dòng)發(fā)送到供水調(diào)度中心，接替遠(yuǎn)程光纜主網(wǎng)的通信任務(wù)。
　　5SCADA系統(tǒng)主站系統(tǒng)
　　5.1調(diào)度中心主站系統(tǒng)
　　整個(gè)調(diào)度端由數(shù)據(jù)服務(wù)器為中心，同時(shí)，通過(guò)核心交換器為節(jié)點(diǎn)組成調(diào)度中心局部網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上可根據(jù)用戶(hù)需要掛接承擔(dān)不同任務(wù)的工作站，這種局部網(wǎng)絡(luò)的形式結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)優(yōu)越的特性和擴(kuò)展能力。
　　5.2系統(tǒng)主站的操作系統(tǒng)和軟件平臺(tái)
　　本系統(tǒng)調(diào)度平臺(tái)的操作系統(tǒng)選用MicrosoftWindows2003Server，軟件系統(tǒng)選用專(zhuān)用工控軟件。
　　5.3系統(tǒng)主站的監(jiān)控功能
　　系統(tǒng)調(diào)度平臺(tái)主要承擔(dān)如下任務(wù)：
　　a.提供調(diào)度操作界面，實(shí)時(shí)刷新廠站和管網(wǎng)的工況信息；
　　b.報(bào)警事件處理、告示和記錄。調(diào)度中心接到報(bào)警信號(hào)，應(yīng)以報(bào)警框和語(yǔ)音兩種形式進(jìn)行報(bào)警，并記錄該報(bào)警事件；
　　c.供水調(diào)度信息存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析和顯示及生產(chǎn)報(bào)表管理；
　　d.水廠生產(chǎn)信息管理；
　　e.系統(tǒng)安全性管理；
　　6供水調(diào)度管理
　　6.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)
　　馬鞍山首創(chuàng)水務(wù)供水調(diào)度信息管理系統(tǒng)是面向區(qū)域供水調(diào)度及流量分析的信息管理平臺(tái)和信息發(fā)布平臺(tái)。
　　作為日常管理的操作平臺(tái)，它直接面向日常生產(chǎn)的管理操作和查詢(xún)統(tǒng)計(jì)，同時(shí)，作為局域網(wǎng)信息發(fā)布平臺(tái)，它面向各職能部門(mén)的日常業(yè)務(wù)查詢(xún)?yōu)g覽，因此，信息管理系統(tǒng)采用Browser/Server結(jié)構(gòu)，建立“瘦客戶(hù)端”瀏覽器，提供網(wǎng)上訪問(wèn)供水調(diào)度信息的界面。
　　結(jié)束語(yǔ)
　　本系統(tǒng)在充分結(jié)合實(shí)際的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的技術(shù)論證和探討，確立的技術(shù)路線和設(shè)計(jì)框架。現(xiàn)系統(tǒng)已投入運(yùn)行一年多，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，通訊速率快信息量大，符合實(shí)際需求。