基于iFIX的長(zhǎng)春排水公司SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

韓興連

摘要：介紹了長(zhǎng)春水務(wù)集團(tuán)城市排水公司SCADA系統(tǒng)的軟硬件配置。具體闡述了SCADA系統(tǒng)的特點(diǎn)、iFIX軟件的應(yīng)用特點(diǎn)及在市政行業(yè)的具體實(shí)現(xiàn)，針對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)描述。

關(guān)鍵詞：水務(wù)行業(yè)；SCADA；iFIX現(xiàn)代化城市排水體系包括市政排水管網(wǎng)、泵站、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站、工業(yè)廢水處理站、城市污水處理廠等，是保障城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、居民生活和健康的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展,排水管網(wǎng)系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜、越來(lái)越龐大,傳統(tǒng)的方式已無(wú)法適應(yīng)城市排水現(xiàn)代化管理的需要。SCADA 是集成化的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(Supervisory Control and Data Acquisition),又稱(chēng)計(jì)算機(jī)的四遙技術(shù),指遙測(cè)(Telemetering)、遙控(Telecontrol)、遙訊(Telesingal)、遙調(diào)(Teleadjusting)技術(shù),在排水管理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用, 取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。文章以長(zhǎng)春水務(wù)集團(tuán)城市排水公司SCADA系統(tǒng)為例闡述市政排水SCADA系統(tǒng)的構(gòu)建。

1系統(tǒng)構(gòu)成

本工程所涉長(zhǎng)春市城市排水公司及下屬各泵站、污水處理廠。主要建設(shè)內(nèi)容為長(zhǎng)春市城市排水公司生產(chǎn)管理SCADA系統(tǒng)建設(shè)。設(shè)計(jì)目標(biāo)是將下屬各廠生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)提取至排水公司，在排水公司建立整個(gè)系統(tǒng)管理及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中心。包括長(zhǎng)春市阜豐路泵站、長(zhǎng)春市北郊污水處理廠、長(zhǎng)春市污泥處置廠、長(zhǎng)春市西郊污水處理廠、長(zhǎng)春市南部污水處理廠、長(zhǎng)春市凈月污水處理廠、長(zhǎng)春市雙陽(yáng)污水處理廠，共計(jì)7個(gè)廠及泵站。各廠自控系統(tǒng)完善，PLC采用西門(mén)子S7-300系列，上位機(jī)監(jiān)控軟件采用西門(mén)子的WINCC組態(tài)軟件。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

1.1 系統(tǒng)軟件

各廠的數(shù)據(jù)服務(wù)器采用美國(guó)GE公司的iFIX組態(tài)軟件。iFIX是GE公司基于Windows98&NT開(kāi)發(fā)的大型應(yīng)用軟件。它集控制、人機(jī)界面、圖形、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)于一體，包含動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、趨勢(shì)、控制策略、控制網(wǎng)絡(luò)通信等組件，提供一個(gè)友好的用戶(hù)界面，使用戶(hù)在不需要編代碼的情況下便可生成自己需要的應(yīng)用軟件。數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件采用微軟SQLSERVER。它是一種應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)：易用性、適合分布式組織的可伸縮性、用于決策支持的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)功能、與許多其他服務(wù)器軟件緊密關(guān)聯(lián)的集成性、良好的性?xún)r(jià)比等。性能、可伸縮性及可靠性是其基本要求。

1.2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)采用業(yè)主自建的8M帶寬網(wǎng)絡(luò)。各廠配置防火墻與數(shù)據(jù)服務(wù)器，廠內(nèi)PLC系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后必需經(jīng)過(guò)各廠安裝的SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器收集處理后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至中心調(diào)度室。硬件配置如圖2所示。

2系統(tǒng)功能

2.1 實(shí)時(shí)遙測(cè)、遙信

該SCADA系統(tǒng)能夠根據(jù)傳感器傳來(lái)的信號(hào)，對(duì)排水管網(wǎng)中的所需的多種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使管理人員能及時(shí)、準(zhǔn)確地了解系統(tǒng)工況。這些參數(shù)包括壓力，流量，流速等指標(biāo)，運(yùn)行管理人員根據(jù)SCADA系統(tǒng)能方便的了解整個(gè)排水管網(wǎng)的運(yùn)行情況，更快的做出的判斷。

2.2 分析、管理實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)

(1)將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)監(jiān)視從遠(yuǎn)方終端(RTU)返回的信息，并更新鏈路狀態(tài)，使得操作員能夠監(jiān)視和識(shí)別通信故障，以便確定RTU的工作狀態(tài)。

(2)具有事故分析與記錄、越限報(bào)警功能。系統(tǒng)除對(duì)各管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)、泵站進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集外，還要檢驗(yàn)它們是否超過(guò)各自的運(yùn)行極限、安全極限或設(shè)備極限，如有越限則報(bào)警并作出相應(yīng)處理。

(3)對(duì)采集的各類(lèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。對(duì)歷史數(shù)據(jù)不但記錄其數(shù)值，還記錄其狀態(tài)，表明該數(shù)據(jù)是否有效，根據(jù)其狀態(tài)來(lái)確定是否參加運(yùn)算。

(4)通過(guò)對(duì)操作員設(shè)置不同級(jí)別的數(shù)據(jù)使用與瀏覽等權(quán)限, 保證數(shù)據(jù)的安全性。

(5)SCADA系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)多種曲線(xiàn)繪制、圖表顯示、報(bào)表的統(tǒng)計(jì)和打印等功能，方便調(diào)度人員查詢(xún)。

2.3 決策與控制

遠(yuǎn)方終端與各個(gè)廠站采集的管網(wǎng)、泵站等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可作為優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，由優(yōu)化調(diào)度程序進(jìn)行分析，作出決策并向遠(yuǎn)程站發(fā)出控制指令，從而實(shí)現(xiàn)污水泵站的自動(dòng)化控制。

3系統(tǒng)難點(diǎn)

由于iFIX的數(shù)據(jù)庫(kù)不能夠適應(yīng)于大量用戶(hù)的同時(shí)訪問(wèn)，而且數(shù)據(jù)也不能通過(guò)索引查詢(xún)，每查一次數(shù)據(jù)就必須從數(shù)據(jù)庫(kù)的第一個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)始順序查找，導(dǎo)致數(shù)據(jù)查詢(xún)緩慢。因此項(xiàng)目中將SQLServer與iFIX相結(jié)合，將生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集到SQL Server。iFIX組態(tài)軟件提供了ODBC接口，使iFIX數(shù)據(jù)庫(kù)能夠和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間能互相交換數(shù)據(jù)。在iFIX過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)中建立一個(gè)觸發(fā)器，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)有所改變時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)就自動(dòng)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的表中，通過(guò)訪問(wèn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就能夠方便地查詢(xún)出生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

對(duì)于報(bào)表，利用iFIX歷史ODBC和內(nèi)嵌的VBA腳本語(yǔ)言將iFIX實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)寫(xiě)入到Excel中。具體方案：1）創(chuàng)建Excel報(bào)表文件；2）定義對(duì)象變量，主要代碼如下：

Dim Excelapp As Excel.Application

Set Excelapp = CreatObject(“Excel.Application”）

（3）將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到Excel中，主要代碼如下：

Excelapp.Workbooks.Open(ExcelFileName)

With Excelapp

.Worksheets(1).Cell(8,4).Value= Fix32.CCSW.TK1LVL.F_CV

.Worksheets(1).Cell(10,4).Value= Fix32.CCSW.RCLLVL.F_CV

.Worksheets(1).Cell(12,4).Value= Fix32.CCSW.BLKLVL.F_CV

.Worksheets(1).Cell(14,4).Value= Fix32.CCSW.MIXLVL.F_CV

.Worksheets(1).Cell(14,4).Value = Now

.Worksheets(1).Cell(14,4).Value =“m/d/y h:mm”

End With

（4）存儲(chǔ)并打印報(bào)表。