黃澄1，顧明海2
(1.上海市排水公司水環(huán)境公司，上海201203；2.上海市通華自動(dòng)化工程有限公司，上海200001)

　　摘　要：介紹了開(kāi)放型的PLC通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在大型城市污水治理工程——上海污水治理二期工程SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用，使該系統(tǒng)運(yùn)用多級(jí)網(wǎng)絡(luò)成功地實(shí)現(xiàn)了大區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。
　　關(guān)鍵詞：污水治理；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；PLC；SCADA
　　中圖分類(lèi)號(hào)：X703
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)11-0046-02

1　工程概況

　　上海市污水治理二期工程設(shè)計(jì)排水量為170×10⁴ t/d，西起吳涇、閔行地區(qū)，東至長(zhǎng)江，全長(zhǎng)約42 km的大型城市污水收集、處理系統(tǒng)。整個(gè)工程造價(jià)約50億元人民幣，其中包括世界銀行貸款2.5億美元。工程范圍包括：浦西徐匯區(qū)、盧灣區(qū)的6個(gè)排水系統(tǒng)的截流設(shè)施、截流管及過(guò)江管；浦東地區(qū)趙家溝以南的陸家嘴、洋涇、花木等13個(gè)地區(qū)和新區(qū)城鎮(zhèn)的污水總管、中途泵站、污水處理廠、出口泵站及排放口等；龍華機(jī)場(chǎng)地區(qū)新辟建的住宅區(qū)；浦西黃浦江上游的吳涇、閔行地區(qū)。
　　為了在如此大范圍的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，SCADA(Supervision Control and Data Acquisition)系統(tǒng)應(yīng)用了開(kāi)放型的PLC通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和工藝要求，構(gòu)成了多級(jí)網(wǎng)絡(luò)，使用廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)相結(jié)合的技術(shù)，解決了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制的技術(shù)難點(diǎn)，為充分發(fā)揮污水治理二期工程的處理能力提供了優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)平臺(tái)基礎(chǔ)。

2　SCADA系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　上海市污水治理二期工程SCADA系統(tǒng)是利用當(dāng)今世界上成熟先進(jìn)的技術(shù)，結(jié)合最新可靠的硬件和軟件產(chǎn)品所建立的開(kāi)放的、多層次的、模塊化的、且具有擴(kuò)充能力及容錯(cuò)性的系統(tǒng)，具有中央監(jiān)視和調(diào)度功能，集分布式數(shù)據(jù)采集、分層數(shù)據(jù)傳輸，多種顯示方式于一體。
　　系統(tǒng)硬件采用GE Fanuc公司的90系列PLC(Programmable Logic Controller)，配置有開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，支持串行通信、現(xiàn)場(chǎng)總線通信及以太網(wǎng)通信。以太網(wǎng)通信具有開(kāi)放性、靈活性及可連接Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理的優(yōu)勢(shì)。
　　Cimplicity上位機(jī)監(jiān)控軟件采用當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)，它運(yùn)行在Windows NT/95/98工作平臺(tái),通過(guò)策略和畫(huà)面組態(tài)在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制,具有動(dòng)態(tài)畫(huà)面、事件觸發(fā)、報(bào)警、趨勢(shì)、報(bào)表輸出、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，能體現(xiàn)良好的通用性、靈活性、開(kāi)放性，可靠性和性能價(jià)格比，軟件已經(jīng)提供中文操作模式，系統(tǒng)采用了圖形用戶(hù)界面(GUI)為操作人員和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員提供監(jiān)控環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、報(bào)警、趨勢(shì)、數(shù)據(jù)登錄和生成報(bào)表等基本功能。

3　系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)設(shè)有一座中央監(jiān)控主站，在監(jiān)控范圍內(nèi)的各類(lèi)泵站、污水處理廠均設(shè)有監(jiān)控分站。遠(yuǎn)期還將在上海市城市排水有限公司本部設(shè)立排水信息中心，作為中央監(jiān)控主站的上級(jí)系統(tǒng)。
　　SCADA系統(tǒng)包括一個(gè)主站和34個(gè)分站。在中央監(jiān)控系統(tǒng)中，采用GE Fanuc 90—30 PLC作為遠(yuǎn)程通信終端(RTU)，分散式的Field Control I/O作為輸入輸出設(shè)備。
　　整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信可分為三級(jí)：中控室網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、就地PLC控制網(wǎng)絡(luò)。
3.1中控室網(wǎng)絡(luò)
　　采用100M/10M自適應(yīng)以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)框圖如圖1所示。

3.2數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)
　　采用輪詢(xún)下的逢變則報(bào)IEC870—5協(xié)議，由通信控制器和遠(yuǎn)程通信終端(RTU)通信。
　　每個(gè)RTU站均具有2條不同媒質(zhì)的通信通道，可實(shí)時(shí)切換。通信媒質(zhì)具有4類(lèi)：①窄帶無(wú)線電數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；②數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(DDN)；③撥號(hào)電話網(wǎng)絡(luò)；④直接電纜連接通信。
　　主站控制冗余通信信道的切換，從站根據(jù)主站的詢(xún)問(wèn)來(lái)回答。主站掌握通信的主動(dòng)權(quán)，從站回答時(shí)采用逢變則報(bào)的方法，減少了數(shù)據(jù)通信量，提高了速度。平時(shí)，主站用輪詢(xún)方式采集數(shù)據(jù)。當(dāng)主站需要下發(fā)控制命令時(shí)，中斷當(dāng)前輪詢(xún)過(guò)程，直接下發(fā)控制命令。因此，控制命令下發(fā)時(shí)間僅以毫秒計(jì)。圖2～5分別表示了中控室與RTU間通過(guò)各種通信媒質(zhì)的工作方式。

　　

　　　

3.3就地PLC控制網(wǎng)絡(luò)
　　采用成熟的Genius Bus令牌總線，數(shù)據(jù)量傳輸穩(wěn)定，可靠性高。參見(jiàn)圖6。

4　結(jié)語(yǔ)

　　在通信技術(shù)領(lǐng)域，開(kāi)放性、靈活性、可靠性和易用性是所有解決方案不變的目標(biāo)。上海污水治理二期工程依靠先進(jìn)的軟、硬件配置和高效合理的網(wǎng)絡(luò)控制形式實(shí)現(xiàn)了以上四種目標(biāo)，為大型污水治理工程提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和啟示。

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　　電　話：(021)53850022×211
　　收稿日期：2001-02-29