應用背景
三道溝凈水廠(chǎng)是大連市的中心水廠(chǎng)之一，主要負責城市北部及甘井子地區的供水。三道溝凈水廠(chǎng)始建于1939年，建成初期設計能力是6萬(wàn)立方米/日，后經(jīng)兩次擴建和多次改造，現凈水配水能力為26萬(wàn)立方米/日。由于大連市城市供水量需求的增加，以及水廠(chǎng)設備老化嚴重，處于滿(mǎn)負荷運行狀態(tài)，三道溝凈水廠(chǎng)供水系統改擴建勢在必行。大連三道溝凈水廠(chǎng)供水系統改擴建工程投資13億元。工程建成后，將解決從大伙房引水到大連工程到來(lái)之前，保證未來(lái)5年大連市城市增加水量的需求。據了解，改擴建工程主要包括：新建60萬(wàn)立方米/日凈水廠(chǎng)一座。在普蘭店市大劉家鄉大沙河水廠(chǎng)新建一座揚水50萬(wàn)立方米的泵站，新建一座55萬(wàn)立方米的送水泵站，新建一條72.81公里、兩米直徑的管道。三道溝凈水廠(chǎng)供水系統改擴建后，水質(zhì)標準將會(huì )達到一流的水準。三道溝水廠(chǎng)的配水方向主要是大連北部地區金州與甘井子接壤地帶的供水。
客戶(hù)需求
根據改擴建工程的實(shí)際情況及工藝要求，用戶(hù)要求自控系統采用“集中監控、管理，分散控制”的集散型系統。整個(gè)系統由信息層（管理層）監控層和現場(chǎng)控制層組成。由中控室監控計算機和現場(chǎng)控制分站(可編程控制器PLC)組成全廠(chǎng)工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)。同時(shí)中控室兩臺監控服務(wù)器與廠(chǎng)長(cháng)室、工程師室、生產(chǎn)部門(mén)、化驗室、計算機構成以太網(wǎng),協(xié)議(TCP/IP)。要求中控室監控計算機故障時(shí)，各現場(chǎng)分站仍能獨立和穩定工作，從根本上保證系統的可靠性。
此外，系統應預留變電站監控系統接口，以便將電站監控系統連接到自控系統中，實(shí)現統一的監控。
解決方案
根據用戶(hù)對水廠(chǎng)的控制系統的要求，GE智能平臺的水行業(yè)的銷(xiāo)售人員和產(chǎn)品應用工程師方搜集技術(shù)資料和信息，并和其他同事多次探討項目的可行性，和業(yè)主不斷溝通，了解他們的各種要求，并結合GE 智能平臺的先進(jìn)控制器產(chǎn)品的特點(diǎn)，在很短的時(shí)間內為客戶(hù)定制了專(zhuān)門(mén)控制系統解決方案。通過(guò)將GE 智能平臺高端的控制器產(chǎn)品(PACSystem RX3i)及其同系列I/O產(chǎn)品、觸摸屏產(chǎn)品及相關(guān)軟件產(chǎn)品(Proficy iFix、Historian, Real-Time Information Portal)的綜合使用，建立了一套高效、節能的水處理控制系統，獲得了客戶(hù)的認可，并為今后的同類(lèi)項目，提供了寶貴的經(jīng)驗。
根據用戶(hù)的需求，全水廠(chǎng)的系統主要由兩部分組成，這兩部分分別是：調度室監控系統和現場(chǎng)控制分站。
（1）調度室監控系統
調度室監控系由中央監控服務(wù)器、操作員站、工程師站、廠(chǎng)長(cháng)室計算機、生產(chǎn)部門(mén)計算機等構成。在廠(chǎng)內中央控制室設置兩套中央監控服務(wù)器，它主要完成對凈水廠(chǎng)的管理、調度、集中操作、監視、系統功能組態(tài)、控制參數在線(xiàn)修改和設置、記錄、報表生成及打印、故障報警及打印等功能。通過(guò)液晶顯示器可直觀(guān)地顯示全廠(chǎng)各工藝流程段的實(shí)時(shí)工況、各工藝參數的趨勢畫(huà)面，使操作人員及時(shí)掌握全廠(chǎng)運行情況。兩套服務(wù)器互為熱備。
廠(chǎng)長(cháng)室、總工程師室、生產(chǎn)部門(mén)等計算機通過(guò)服務(wù)器對凈水廠(chǎng)運行情況進(jìn)行監控，根據各部門(mén)的職責設定不同的權限。
調度室系統要作好遠期的預留接口和畫(huà)面，確保遠期系統完成后順利通訊和監控。
通訊計算機完成與自來(lái)水公司調度的通訊，需與自來(lái)水公司SCADA系統施工單位密切配合，共同完成。
這部分系統GE 智能平臺向用戶(hù)推薦了Proficy HMI/SCADA-iFix 、Proficy Historian和Proficy Real-Time Information Portal等軟件產(chǎn)品。
1）Proficy HMI/SCADA-iFix 軟件具有強大的VBA腳本功能和靈活易學(xué)的特點(diǎn)，使得其在國內外有著(zhù)廣泛的用戶(hù)群。其真正的分布式、客戶(hù)/服務(wù)器結構包括可靈活構造的服務(wù)器（SCADA Server）和客戶(hù)端（iClient 、iClientTS 和iWebServer），無(wú)論是Intellution客戶(hù)端應用，還是第三方或用戶(hù)自定義應用均可讀取SCADA Server實(shí)時(shí)數據，實(shí)現實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)畫(huà)面、趨勢、報表、批次控制、MES等應用。這些應用既可以與SCADA Server運行在同一臺計算機；也可通過(guò)Intranet、Internet 分布在網(wǎng)絡(luò )中不同的Server或Client節點(diǎn)上運行，十分適合多節點(diǎn)系統的應用。無(wú)論是 Server和Client 功能運行在單一計算機，實(shí)現簡(jiǎn)單的單機人機界面 (HMI)，還是網(wǎng)絡(luò )復雜的分布式多Server和多Client數據采集和控制系統，iFIX都表現出優(yōu)異的性能。該產(chǎn)品非常易于使用，同時(shí)又適合于實(shí)時(shí)控制和監視，可以將它配置成從單個(gè)節點(diǎn)到多節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )系統形成不同的規模，具有很強的可擴展性。
通過(guò)Proficy HMI/SCADA-iFix軟件，操作員站可直觀(guān)地顯示全廠(chǎng)各工
藝流程段的實(shí)時(shí)工況、各工藝參數的趨勢畫(huà)面，操作員可以實(shí)現對凈水廠(chǎng)的管理、調度、集中操作、監視、系統功能組態(tài)、控制參數在線(xiàn)修改和設置、記錄、報表生成及打印、故障報警及打印等功能。
2）Proficy Historian GE 智能平臺的Historian實(shí)時(shí)數據庫，具有分布式的數據采集，C/S結構，可在多種環(huán)境下運行，高效的數據存儲方式，具有豐富的客戶(hù)端數據處理和分析工具，可擴展的數據協(xié)同應用，并且提供ODBC/JDBC/OLE DB接口以及工業(yè)標準規范OPC和DDE，提供圖形化的應用開(kāi)發(fā)界面，支持WEB訪(fǎng)問(wèn)方案，提供報表開(kāi)發(fā)工具等優(yōu)異特性，所以成為企業(yè)底層控制網(wǎng)絡(luò )和上層管理信息系統網(wǎng)絡(luò )連接的最佳選擇。同時(shí)Historian數據庫是一個(gè)模塊化軟件系統，主要分為客戶(hù)端模塊和服務(wù)器端模塊，客戶(hù)端模塊負責實(shí)時(shí)數據的采集，服務(wù)器端模塊負責數據采集設置、壓縮、存儲等工作。
Historian數據庫服務(wù)器可以有效的對凈水廠(chǎng)運行的關(guān)鍵數據作歷史紀錄。通過(guò)對歷史數據紀錄的查詢(xún)、趨勢功能，可以幫助工廠(chǎng)人員關(guān)注解決問(wèn)題和優(yōu)化工廠(chǎng)性能，而不是簡(jiǎn)單地跟蹤數據。當一個(gè)嚴重的問(wèn)題發(fā)生時(shí)，工廠(chǎng)人員可以快速地訪(fǎng)問(wèn)來(lái)自服務(wù)器端中存儲的數據，同時(shí)使用簡(jiǎn)單的拖拽技術(shù)建立一個(gè)數據趨勢顯示，從而快速和有效地說(shuō)明工藝問(wèn)題。
3）Proficy Real-Time Information Portal GE 智能平臺的Proficy Real-Time Information Portal是基于Web的實(shí)時(shí)信息門(mén)戶(hù)系統，該軟件可以連接多種數據源，如可以連接實(shí)時(shí)、歷史的SQL數據源，能夠對幾乎所有工廠(chǎng)信息進(jìn)行可視化和分析，包括PLC/DCS系統、SCADA/HMI設備、工廠(chǎng)級數據庫、MES等系統。
通過(guò) Real-Time Information Portal，可以通過(guò)標準的網(wǎng)頁(yè)客戶(hù)端環(huán)境來(lái)提供全廠(chǎng)的底層運行的全面、透明的信息，使用戶(hù)可以洞悉整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。此外，該系統在提供全廠(chǎng)運行的全面信息同時(shí)，并同時(shí)提供改善的方法。
（2）現場(chǎng)控制分站
根據水廠(chǎng)工藝處理過(guò)程的需要，本工程全廠(chǎng)共設4套冗余主PLC（PLC1、PLC3、PLC4、PLC5）和51套子PLC（PLC1.1~1.6、PLC3.1~3.30、3.31、PLC4.1~4.14）系統，分別設置在加氯加藥間(PLC1)、濾站（PLC3、PLC3.1~3.30、3.31）、送水泵房(PLC4、PLC4.1~4.14)、污泥處理間(PLC5)。
PLC1：負責加氯加藥間及反應沉淀池的設備自控和數據采集，為近、遠期工程規模60萬(wàn)m3/d共用，其中遠程I/O PLC1.1~1.2用于近期一期工程；遠程I/O PLC1.3~1.4用于近期二期工程（20萬(wàn)m3/d）；遠程I/O PLC1.5~1.6用于遠期工程（20萬(wàn)m3/d）。PLC1.1~1.6安裝在室外。遠期監控畫(huà)面也一并完成并預留好接口。
PLC3 、PLC3.1~3.30、3.31：負責濾池的設備自控和數據采集。其中 PLC3.1~3.10用于近期一期工程；PLC3.11~3.20用于近期二期工。PLC3.21~3.30用于遠期工程； PLC3.31公用。PLC3為濾池總控PLC負責協(xié)調所有的濾池的過(guò)濾和反沖洗。
PLC4、PLC4.1~4.14：負責送水泵房、10KV變電站等部分的設備自控和數據采集。
PLC5：負責污泥脫水間、儲泥池的設備自控和數據采集。
同時(shí)用戶(hù)要求控制系統應在嚴格的工業(yè)環(huán)境下長(cháng)期、穩定地運行。系統組件的設計應符合真正的工業(yè)等級，滿(mǎn)足國內、國際的安全標準。并且易配置、易接線(xiàn)、易維護、隔離性好，結構堅固，抗腐蝕，適應較寬的溫度變化范圍。系統應具備良好的電磁兼容性。能夠承受工業(yè)環(huán)境的嚴格要求，平均無(wú)故障間隔時(shí)間(MTBF)不小于10萬(wàn)小時(shí)。系統具有良好的擴展性和兼容性，在交貨時(shí)，應是目前世界上先進(jìn)的主流產(chǎn)品，當更新的、更先進(jìn)的產(chǎn)品出現時(shí)，應和目前的產(chǎn)品保持一致性、兼容性、成套性。
這部分系統GE 智能平臺向用戶(hù)推薦了PACSystem RX3i及其同系列I/O、觸摸屏等硬件產(chǎn)品。GE 智能平臺的PAC3i控制系統具有以下的應用優(yōu)點(diǎn)：標配Intel Pentium III 300或1000MHz CPU處理器，CPU內部集成10M或64M用戶(hù)內存,應用標準的工業(yè)PCI總線(xiàn)標準，使用12或16槽PCI機架，底板速度提高到32M,I/O模塊真正支持熱插拔使用。使用PCI總線(xiàn)底板來(lái)支持高速PCI數據傳輸率，支持標準底板使第三方可以方便的開(kāi)發(fā)I/O、通信、動(dòng)作控制、可視和其它模塊。PAC3i控制系統提供了豐富的I/O接口模塊（包括智能型I/O接口模塊和非智能型I/O接口模塊）,適合于從簡(jiǎn)單到復雜的應用。此外系統還提供了多種網(wǎng)絡(luò )通訊模塊。
為了滿(mǎn)足系統與第三方通訊的需要，系統中提供了IC695PBM300通訊模塊和IC695ETM001通訊模塊，分別來(lái)滿(mǎn)足Profibus DP和MODBUS TCP/IP通訊。
實(shí)施結果
大連三道溝水廠(chǎng)的全廠(chǎng)控制系統目前正在實(shí)施過(guò)程中。由于GE 智能平臺的PAC3i 高性能、先進(jìn)控制系統的易集成，編寫(xiě)程序靈活等特點(diǎn)，使集成商的工作速度大大加快，將保證系統的投產(chǎn)時(shí)間。大連三道溝水廠(chǎng)的計劃2011年9月份，部分系統開(kāi)始運行，向大連市供水。屆時(shí)系統安全、穩定的運行，將會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)更大的收益，并為今后的同類(lèi)項目，提供了寶貴的經(jīng)驗。同時(shí)GE IP將以其先進(jìn)的技術(shù)，卓越的知名度，良好的口碑為水行業(yè)提供更快、更強、更安全的控制系統和完整的解決方案，不斷促進(jìn)水行業(yè)控制水平提高。
