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.上海市通華自動化工程有限公司，上海200001)

　　摘　要：介紹了開放型的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)運用多級網(wǎng)絡(luò)成功地實現(xiàn)了大區(qū)域內(nèi)的實時監(jiān)控與管理。
　　關(guān)鍵詞：污水治理；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；PLC；SCADA
　　中圖分類號：X703
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)11-0046-02

1　工程概況

　　上海市污水治理二期工程設(shè)計排水量為170×10⁴ t/d，西起吳涇、閔行地區(qū)，東至長江，全長約42 km的大型城市污水收集、處理系統(tǒng)。整個工程造價約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個排水系統(tǒng)的截流設(shè)施、截流管及過江管；浦東地區(qū)趙家溝以南的陸家嘴、洋涇、花木等13個地區(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；龍華機場地區(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)實時監(jiān)視和控制，SCADA(Supervision Control and Data Acquisition)系統(tǒng)應(yīng)用了開放型的PLC通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場實際情況和工藝要求，構(gòu)成了多級網(wǎng)絡(luò)，使用廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)相結(jié)合的技術(shù)，解決了遠程實時監(jiān)視和控制的技術(shù)難點，為充分發(fā)揮污水治理二期工程的處理能力提供了優(yōu)秀的計算機平臺基礎(chǔ)。

2　SCADA系統(tǒng)的特點

　　上海市污水治理二期工程SCADA系統(tǒng)是利用當今世界上成熟先進的技術(shù)，結(jié)合最新可靠的硬件和軟件產(chǎn)品所建立的開放的、多層次的、模塊化的、且具有擴充能力及容錯性的系統(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)，配置有開放式的網(wǎng)絡(luò)通信平臺，支持串行通信、現(xiàn)場總線通信及以太網(wǎng)通信。以太網(wǎng)通信具有開放性、靈活性及可連接Internet實現(xiàn)遠程管理的優(yōu)勢。
　　Cimplicity上位機監(jiān)控軟件采用當前最先進的技術(shù)，它運行在Windows NT/95/98工作平臺,通過策略和畫面組態(tài)在上位機上實現(xiàn)對工業(yè)控制系統(tǒng)的監(jiān)測與控制,具有動態(tài)畫面、事件觸發(fā)、報警、趨勢、報表輸出、歷史數(shù)據(jù)存儲等功能，能體現(xiàn)良好的通用性、靈活性、開放性，可靠性和性能價格比，軟件已經(jīng)提供中文操作模式，系統(tǒng)采用了圖形用戶界面(GUI)為操作人員和系統(tǒng)開發(fā)人員提供監(jiān)控環(huán)境，在這個環(huán)境中可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、遠程控制、報警、趨勢、數(shù)據(jù)登錄和生成報表等基本功能。

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)的各類泵站、污水處理廠均設(shè)有監(jiān)控分站。遠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)控主站的上級系統(tǒng)。
　　SCADA系統(tǒng)包括一個主站和34個分站。在中央監(jiān)控系統(tǒng)中，采用GE Fanuc 90—30 PLC作為遠程通信終端(RTU)，分散式的Field Control I/O作為輸入輸出設(shè)備。
　　整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信可分為三級：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)
　　采用輪詢下的逢變則報IEC870—5協(xié)議，由通信控制器和遠程通信終端(RTU)通信。
　　每個RTU站均具有2條不同媒質(zhì)的通信通道，可實時切換。通信媒質(zhì)具有4類：①窄帶無線電數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；②數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(DDN)；③撥號電話網(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)主站的詢問來回答。主站掌握通信的主動權(quán)，從站回答時采用逢變則報的方法，減少了數(shù)據(jù)通信量，提高了速度。平時，主站用輪詢方式采集數(shù)據(jù)。當主站需要下發(fā)控制命令時，中斷當前輪詢過程，直接下發(fā)控制命令。因此，控制命令下發(fā)時間僅以毫秒計。圖2～5分別表示了中控室與RTU間通過各種通信媒質(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。參見圖6。

4　結(jié)語

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

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