應(yīng)用背景
三道溝凈水廠是大連市的中心水廠之一，主要負(fù)責(zé)城市北部及甘井子地區(qū)的供水。三道溝凈水廠始建于1939年，建成初期設(shè)計能力是6萬立方米/日，后經(jīng)兩次擴建和多次改造，現(xiàn)凈水配水能力為26萬立方米/日。由于大連市城市供水量需求的增加，以及水廠設(shè)備老化嚴(yán)重，處于滿負(fù)荷運行狀態(tài)，三道溝凈水廠供水系統(tǒng)改擴建勢在必行。大連三道溝凈水廠供水系統(tǒng)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之前，保證未來5年大連市城市增加水量的需求。據(jù)了解，改擴建工程主要包括：新建60萬立方米/日凈水廠一座。在普蘭店市大劉家鄉(xiāng)大沙河水廠新建一座揚水50萬立方米的泵站，新建一座55萬立方米的送水泵站，新建一條72.81公里、兩米直徑的管道。三道溝凈水廠供水系統(tǒng)改擴建后，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將會達到一流的水準(zhǔn)。三道溝水廠的配水方向主要是大連北部地區(qū)金州與甘井子接壤地帶的供水。
客戶需求
根據(jù)改擴建工程的實際情況及工藝要求，用戶要求自控系統(tǒng)采用“集中監(jiān)控、管理，分散控制”的集散型系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由信息層（管理層）監(jiān)控層和現(xiàn)場控制層組成。由中控室監(jiān)控計算機和現(xiàn)場控制分站(可編程控制器PLC)組成全廠工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)。同時中控室兩臺監(jiān)控服務(wù)器與廠長室、工程師室、生產(chǎn)部門、化驗室、計算機構(gòu)成以太網(wǎng),協(xié)議(TCP/IP)。要求中控室監(jiān)控計算機故障時，各現(xiàn)場分站仍能獨立和穩(wěn)定工作，從根本上保證系統(tǒng)的可靠性。
此外，系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留變電站監(jiān)控系統(tǒng)接口，以便將電站監(jiān)控系統(tǒng)連接到自控系統(tǒng)中，實現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控。
解決方案
根據(jù)用戶對水廠的控制系統(tǒng)的要求，GE智能平臺的水行業(yè)的銷售人員和產(chǎn)品應(yīng)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(jié)合GE 智能平臺的先進控制器產(chǎn)品的特點，在很短的時間內(nèi)為客戶定制了專門控制系統(tǒng)解決方案。通過將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(jié)能的水處理控制系統(tǒng)，獲得了客戶的認(rèn)可，并為今后的同類項目，提供了寶貴的經(jīng)驗。
根據(jù)用戶的需求，全水廠的系統(tǒng)主要由兩部分組成，這兩部分分別是：調(diào)度室監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場控制分站。
（1）調(diào)度室監(jiān)控系統(tǒng)
調(diào)度室監(jiān)控系由中央監(jiān)控服務(wù)器、操作員站、工程師站、廠長室計算機、生產(chǎn)部門計算機等構(gòu)成。在廠內(nèi)中央控制室設(shè)置兩套中央監(jiān)控服務(wù)器，它主要完成對凈水廠的管理、調(diào)度、集中操作、監(jiān)視、系統(tǒng)功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設(shè)置、記錄、報表生成及打印、故障報警及打印等功能。通過液晶顯示器可直觀地顯示全廠各工藝流程段的實時工況、各工藝參數(shù)的趨勢畫面，使操作人員及時掌握全廠運行情況。兩套服務(wù)器互為熱備。
廠長室、總工程師室、生產(chǎn)部門等計算機通過服務(wù)器對凈水廠運行情況進行監(jiān)控，根據(jù)各部門的職責(zé)設(shè)定不同的權(quán)限。
調(diào)度室系統(tǒng)要作好遠期的預(yù)留接口和畫面，確保遠期系統(tǒng)完成后順利通訊和監(jiān)控。
通訊計算機完成與自來水公司調(diào)度的通訊，需與自來水公司SCADA系統(tǒng)施工單位密切配合，共同完成。
這部分系統(tǒng)GE 智能平臺向用戶推薦了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，使得其在國內(nèi)外有著廣泛的用戶群。其真正的分布式、客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)包括可靈活構(gòu)造的服務(wù)器（SCADA Server）和客戶端（iClient 、iClientTS 和iWebServer），無論是Intellution客戶端應(yīng)用，還是第三方或用戶自定義應(yīng)用均可讀取SCADA Server實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時動態(tài)畫面、趨勢、報表、批次控制、MES等應(yīng)用。這些應(yīng)用既可以與SCADA Server運行在同一臺計算機；也可通過Intranet、Internet 分布在網(wǎng)絡(luò)中不同的Server或Client節(jié)點上運行，十分適合多節(jié)點系統(tǒng)的應(yīng)用。無論是 Server和Client 功能運行在單一計算機，實現(xiàn)簡單的單機人機界面 (HMI)，還是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的分布式多Server和多Client數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，iFIX都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。該產(chǎn)品非常易于使用，同時又適合于實時控制和監(jiān)視，可以將它配置成從單個節(jié)點到多節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形成不同的規(guī)模，具有很強的可擴展性。
通過Proficy HMI/SCADA-iFix軟件，操作員站可直觀地顯示全廠各工
藝流程段的實時工況、各工藝參數(shù)的趨勢畫面，操作員可以實現(xiàn)對凈水廠的管理、調(diào)度、集中操作、監(jiān)視、系統(tǒng)功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設(shè)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實時數(shù)據(jù)庫，具有分布式的數(shù)據(jù)采集，C/S結(jié)構(gòu)，可在多種環(huán)境下運行，高效的數(shù)據(jù)存儲方式，具有豐富的客戶端數(shù)據(jù)處理和分析工具，可擴展的數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用，并且提供ODBC/JDBC/OLE DB接口以及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范OPC和DDE，提供圖形化的應(yīng)用開發(fā)界面，支持WEB訪問方案，提供報表開發(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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接的最佳選擇。同時Historian數(shù)據(jù)庫是一個模塊化軟件系統(tǒng)，主要分為客戶端模塊和服務(wù)器端模塊，客戶端模塊負(fù)責(zé)實時數(shù)據(jù)的采集，服務(wù)器端模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集設(shè)置、壓縮、存儲等工作。
Historian數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以有效的對凈水廠運行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)作歷史紀(jì)錄。通過對歷史數(shù)據(jù)紀(jì)錄的查詢、趨勢功能，可以幫助工廠人員關(guān)注解決問題和優(yōu)化工廠性能，而不是簡單地跟蹤數(shù)據(jù)。當(dāng)一個嚴(yán)重的問題發(fā)生時，工廠人員可以快速地訪問來自服務(wù)器端中存儲的數(shù)據(jù)，同時使用簡單的拖拽技術(shù)建立一個數(shù)據(jù)趨勢顯示，從而快速和有效地說明工藝問題。
3）Proficy Real-Time Information Portal GE 智能平臺的Proficy Real-Time Information Portal是基于Web的實時信息門戶系統(tǒng)，該軟件可以連接多種數(shù)據(jù)源，如可以連接實時、歷史的SQL數(shù)據(jù)源，能夠?qū)缀跛泄S信息進行可視化和分析，包括PLC/DCS系統(tǒng)、SCADA/HMI設(shè)備、工廠級數(shù)據(jù)庫、MES等系統(tǒng)。
通過 Real-Time Information Portal，可以通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)頁客戶端環(huán)境來提供全廠的底層運行的全面、透明的信息，使用戶可以洞悉整個生產(chǎn)過程。此外，該系統(tǒng)在提供全廠運行的全面信息同時，并同時提供改善的方法。
（2）現(xiàn)場控制分站
根據(jù)水廠工藝處理過程的需要，本工程全廠共設(shè)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(tǒng)，分別設(shè)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(fù)責(zé)加氯加藥間及反應(yīng)沉淀池的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集，為近、遠期工程規(guī)模60萬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m3/d）；遠程I/O PLC1.5~1.6用于遠期工程（20萬m3/d）。PLC1.1~1.6安裝在室外。遠期監(jiān)控畫面也一并完成并預(yù)留好接口。
PLC3 、PLC3.1~3.30、3.31：負(fù)責(zé)濾池的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)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(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有的濾池的過濾和反沖洗。
PLC4、PLC4.1~4.14：負(fù)責(zé)送水泵房、10KV變電站等部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。
PLC5：負(fù)責(zé)污泥脫水間、儲泥池的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。
同時用戶要求控制系統(tǒng)應(yīng)在嚴(yán)格的工業(yè)環(huán)境下長期、穩(wěn)定地運行。系統(tǒng)組件的設(shè)計應(yīng)符合真正的工業(yè)等級，滿足國內(nèi)、國際的安全標(biāo)準(zhǔn)。并且易配置、易接線、易維護、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅固，抗腐蝕，適應(yīng)較寬的溫度變化范圍。系統(tǒng)應(yīng)具備良好的電磁兼容性。能夠承受工業(yè)環(huán)境的嚴(yán)格要求，平均無故障間隔時間(MTBF)不小于10萬小時。系統(tǒng)具有良好的擴展性和兼容性，在交貨時，應(yīng)是目前世界上先進的主流產(chǎn)品，當(dāng)更新的、更先進的產(chǎn)品出現(xiàn)時，應(yīng)和目前的產(chǎn)品保持一致性、兼容性、成套性。
這部分系統(tǒng)GE 智能平臺向用戶推薦了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(tǒng)具有以下的應(yīng)用優(yōu)點：標(biāo)配Intel Pentium III 300或1000MHz CPU處理器，CPU內(nèi)部集成10M或64M用戶內(nèi)存,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)PCI總線標(biāo)準(zhǔn)，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總線底板來支持高速PCI數(shù)據(jù)傳輸率，支持標(biāo)準(zhǔn)底板使第三方可以方便的開發(fā)I/O、通信、動作控制、可視和其它模塊。PAC3i控制系統(tǒng)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）,適合于從簡單到復(fù)雜的應(yīng)用。此外系統(tǒng)還提供了多種網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。
為了滿足系統(tǒng)與第三方通訊的需要，系統(tǒng)中提供了IC695PBM300通訊模塊和IC695ETM001通訊模塊，分別來滿足Profibus DP和MODBUS TCP/IP通訊。
實施結(jié)果
大連三道溝水廠的全廠控制系統(tǒng)目前正在實施過程中。由于GE 智能平臺的PAC3i 高性能、先進控制系統(tǒng)的易集成，編寫程序靈活等特點，使集成商的工作速度大大加快，將保證系統(tǒng)的投產(chǎn)時間。大連三道溝水廠的計劃2011年9月份，部分系統(tǒng)開始運行，向大連市供水。屆時系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行，將會給用戶帶來更大的收益，并為今后的同類項目，提供了寶貴的經(jīng)驗。同時GE IP將以其先進的技術(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(tǒng)和完整的解決方案，不斷促進水行業(yè)控制水平提高。
