桂林市自來水公司
王定華 張莉暉

　　自來水公司要實現全公司及水廠的信息管理MIS系統，首先要強化生產及管網的監控及數據采集SCADA的功能和長期穩定性，這是MIS系統的基礎信息源和數據庫。根據自動控制設備和計算機技術的發展現狀，實現自來水三遙監控SCADA系統的理想硬件模式就是：檢測儀表+PLC+數傳電臺+計算機，現階段這模式可以實現最好的性價比，特別是管網端站。(在此不對PLC與分布式智能I／O進行對比)這里用PLC代替傳統基于單板機擴展的數據采集終端、可以下表列出PLC與單扳機終端的功能比較：

　　根據以上分析，使用PLC是不言而喻的了。但實際很多水廠還沒有啟用PLC+數傳電臺+WIN／PC模式的無線三遙SCADA系統。主要是PLC的價格太高，和對PLC的認識。隨電子技術的發展，適應數據采集低價的PLC已出現，如A+B公司的SLC500，MODICON公司的ISX—Micro和SIMENS的S7—200系列。我們以下表對這三種PLC進行比較：

　　注：①UTW是法國SCHNEIDER公司開發的主從方式通訊協議，全稱UNI—TELWAY 協議
　　以上PLC的價格在民幣(含進口稅)，而單板機價格在3000—4000元，而兩者功能相去甚遠。至于選擇何種功能的PLC，則要視檢測現場的I／O點數和精度，運行速度，通訊和控制要求，投資預算。在無線三遙系統中，電臺及調制解調器的參數及性能分析和選擇也是重要的。采用數傳電臺甚高頻率220MHZ以上可以達到發射精度和良好的抗干擾。桂林自來水公司以前采用西安電子科技大學遠動中心的RTS—100系統；這是個硬件以8位Z—80CPU，74LS單板機芯片為基礎，RTU編程是匯編語言，監控軟件以DOS3．0為平臺，配以高頻電臺的SCADA系統，因此其硬件I／O和內存難以擴展，編程復雜，只能是ASCII字符通訊方式，數傳通訊應用相移調頻方式，數傳速率為600bps。由于監控軟件在DOS平臺下，對采集的數據只能簡單的顯示和報表，談不上數據分析和共享。經過幾年的運行；已不能滿足水廠生產和管網的數據采集和監控要求。我們從以下方面論證新SCADA系統需要的結構和功能。
　　(一)系統應具有成熟的硬件和軟件支持，良好的穩定性和抗干擾。
　　(二)RTU與中心站的通訊可雙工，半雙工或單工，通訊協議可選并支持無線網。通訊Bandrate≥1200bps。
　　(三)由于要對水廠工藝參數采集和監控，要求RTU有較強的標準編程功能，應符合IEC1131—3標準，WINDOWS平臺支持。內存和I／O可擴展，支持多參數輸入和輸出。
　　(四)中心臺站的SCADA軟件應是在現階段計算機硬件如Pentium和軟件技術WIN95、WIN98、WINNT平臺下運行的軟件，應具有：

　　(五)整個系統應MBTF、平均達20000hr，良好的售后服務和升級，易維護和合理的價位。
　　根據以上對三遙系統功能要求的分析，可知“檢測儀表+PLC+數傳電臺+計算機+WINDOWS平臺的PLC和SCADA軟件”是較理想結構。桂林自來水公司的SCADA系統是由三個傳統工藝水廠監控站，五個管網監測端站和兩個泵監控端站組成。分布在桂林市半徑為約二十公里的范圍內，檢測的參數第一期共八種，壓力、流量、溫度、濁度、余氯、開關量、電度、電流，第二期將增加控制參數。參數的物理特性為4—20mA電流，脈沖信號0—5V，繼電觸點信號。每個站的參數物理特性都包括，廠級參數數量遠大于端站參數。對廠級監控站的要求(1)參數的現場圖形實時顯示及打印存檔。(2)廠區內網絡擴展和數據共享。對管網端站要求至少一個控制輸出和脈沖量輸入。整個系統應考慮足夠的I／O冗余。根據系統要求和分布情況，比較PSTN公用數傳網和無線數傳的投資，決定使用無線數傳兼語音呼叫的電臺；經比較測試和應用調查選擇廣州通訊七所改裝新西蘭TAIT113的數傳電臺DT113，該電臺集成度較高的超高頻電臺，發射功率達25w，頻率穩定度≤5ppm，參考靈敏度≤0.32V，雜散抑制≤70db，互調抑制≤60db，數據經調制后采用EIA高可靠性接口電平，速率達1200bps。而實現現場數據采集的設備選用法國Schnei—der Modicon公司生產的TSX3720系列PLC；它的最大優勢是PLC本身帶有的多功能顯示屏及多通訊口和通訊協議支持。TSX3721；TSX3722。TSX3721應用在廠級監控站，TSX3722應用在管網和泵端站。TSX3722具有集成I/O即可滿足現場監測要求，無須擴展I／O，具體配置如下表：

　　程序主要有四個基本部分組成：變量、程序、配置和文獻。
　　(1)變量編輯器用于輸入、修改、顯示變量及其屬性，把抽象的變量符號化。
　　(2)程序編輯器可以在窗口下方便的實現IC1131—3定義的編程語言，包括調試診斷；
　　(3)配置編輯器可以靈活的定義所選的硬件I／O功能和通訊、任務處理器。
　　(4)文件編輯器用于在Windows下使用True Type技術的任一圖象打印機上打印應用程序記錄文件。
　　機柜的安裝盡量避免在強電磁場附近，RTU的可靠性在很大程度上決定于應用接地和屏蔽，我們非常重視抗EMI和雷電，采用機殼和天線分頭接地，接地電阻要求小于等于國家標準1Ω。信號線均屏蔽線，現場懸空。要求I／O接口的光電隔離。

　　在中心調度室內，我們采用HPLC—3作前臺監控機，HPE—60服務器為主數據庫服務，48小時1000W的大功率UPS，各客戶機分布在各經理辦公室，形成小型局域網絡。系統結構圖見圖(二)。監控軟件是與廣州通訊七所共同開發的SCADA監控軟件，它是基于VB語言的程序，DBF數據格式，基本實現了SCADA軟件所要求的10項功能。該軟件在各功能標準化方面，網絡客戶服務數據共事有待改進。本文后附圖有由該軟件實現的報表，實時歷史多曲線圖，圖形顯示界面。
　　如果三迢系統保持長期穩定精確的運行，就可獲得大量重要的生產和管網參數，(高質量檢測儀表+PLC+數傳電臺+計算機+WINDOW平臺的PLC和SCADA軟件結構是可以做到長期穩定精確的運行)可對數據按要求自動及時處理，如生產日月年報表，日月年用水量分析，日月年生產工況分析；調度優化分析(見附圖表)。大量重要的生產和管網參數奠定了自來水公司局域網的基礎，再配合以設備財務經營等數據，就是一個較完善的局域網系統。以下分析自來水行業局域網功能結構。
　　自來水公司的計算機應用現在局限于主要幾個方面：文檔處理、財務報告、繪圖，預算等，再包括營業所的收費。那么可建立什么數據庫?譬如，財務的數據通過經濟學分析后呈經理參考，任何設備、生產和經營的數據經建立相應數據庫后達到分級共享。
　　建立相應數據庫的前提是有大量的現實和歷史數據，前面已提到SCADA系統就是公司建立局域網的最大必要和最大的資源共享。各部門要與公司計算機技術人員規劃研究統一標準的可升級兼容的數據庫結構，規劃研究現在已使用的軟件升級以及將要擴展的功能。
　　網絡建成后，應有什么樣的網絡服務?
　　1.生產調度網絡——實時查詢生產狀況工藝參數
　　2．設計圖形工作站——技術人員進行方案和工藝設計
　　3．設備管理數據庫——動態管理設備運行和維護
　　4．辦公自動化——文檔簡報資料建立和處理
　　5．檔案管理和人事管理——信息管理
　　6．財務管理——財務分析和資本效率
　　7．經理決策——最優化管理和市場決策
　　8．INTERNET——以上功能的廣域網實現
　　9．內部郵局及公告板——內部信息通知和提示
　　10．網絡打印、掃描、光盤存檔
　　網絡系統的設計即要適應計算機技術發展的潮流，又要結合實際需求和承受力。因此在系統結構設計時，在充分考慮實用性的前提下，也要考慮系統的先進性、開放性。可靠性、可用性、可擴充性和可維護性。為此，系統結構設計時應注意下述幾點原則：
　　1．采用開放式體系結構，以適應計算機軟／硬件技術的發展，保證系統的先進性、可擴性、互連性和兼容性；
　　2．采用分布式處理技術，提高系統的可靠性、可擴充性，保護用戶投資；
　　3．從實際出發，在投資許可的條件下，購置一個性能比較好的軟／硬件系統；采用第四代軟件開發環境，開發該系統，縮短開發周期，加快開發速度；
　　4．采用符合國際標準或工業標準的軟／硬件及網絡技術，以利于系統的開發、擴展和維護；
　　5．隨著Internet/Inteanet技術的日益成熟與發展，網絡互連不可避免，對整個系統的安全性要求更高，在系統設計時應考慮物理上；網絡上、應用上等多方面的安全；
　　根據以上幾個方面分析，已初步構造桂林市自來水公司網絡系統的組成。
　　1．局域網網絡拓樸結構分析
　　常見的介質訪問控制協議有CSMA/CD、Token Ring、Token Bus和FDDI等等，對應的局域網有以太網、Token Ring網、Token Bus網和FDDI。目前以太網和FDDI是國內局域網和局域主干網的主流。從網絡拓樸的形狀上看，對應不同的介質訪問控制協議主要有星型、總線、環型三種拓樸結構。決定采用樹型拓樸結構。
　　2．服務器分析
　　計算機系統性能的基本因素包括以下幾個方面：
　　CPU體系結構
　　編譯系統的性能優化能力
　　計算機芯片技術
　　操作系統等
　　決定使用HP服務器，它具有同類產品的可靠性、可伸縮性和處理能力。無論是其處理速度、系統容量、I／O吞吐能力、可靠性還是網絡處理能力都能滿足要求。
　　3．服務器操作系統分析
　　目前最流行的是Netware、WINDOWS/NT、0S／2。由于Netware缺乏內存保護、缺乏多任務優先權功能、不支持虛擬內存保護、編程工具有限、數據保護性能差、易受病毒侵犯；OS／2推出的歷史雖比WINDOWS NT長，但由于國內使用較少，技術支持差，目前不易推廣。WINDOWS從93年推出以來，以系統和網絡配置簡單，技術硬件即插即用，支持WINDOWS應用軟件及開發工具，操作與WINDOWS相同的特點，得到了許多熟悉WINDOWS用戶的支持，使其在PC服務器的應用越來越廣泛。而且，它對TCP／P網絡協議的支持非常友好，而TCP／IP是現實所有網絡的主通訊協議，使用WINDOWS NT4.0操作系統作為代理服務器操作系統，該版本最為穩定。

　　4．網絡設備分析
　　目前市場上的網絡設備按應用范圍可分為企業級和工作組級；按傳輸技術可分為共享式交換設備，按帶寬可分為10M，100M和155M設備。
　　共享式網絡設備的特點是與之相連的站點或網絡設備共享該網絡設備的內部總線，傳輸時，碰撞幾率較大，故采用碰撞檢測的方法實現傳輸控制，因此，當連接的站點較多時，有效帶寬嚴重下降；但這種設備物美價廉，可靠性好，為工作組級的網絡設備倍受人們青睞。對我們中型自來水企業應采用共享式網絡設備。

桂林市自來水公司調度記錄日報表(一)

溫度：24--35℃ 漓江水位： 漓江濁度： 2000年7月25日