污水處理廠SCADA系統(tǒng)簡介及SCADA新技術———污水處理廠SCADA系統(tǒng)簡介及SCADA新技術

背景
隨著我國對環(huán)境保護的不斷重視，市政污水處理廠建設工程紛紛上馬，逐漸成為市政建設中非常重要的一部分。同時，隨著自動化技術的迅猛發(fā)展，使擺脫原先全部靠人工手動來管理和運行整個污水處理過程，改由先進的自動化控制系統(tǒng)進行生產管理成為可能。
有些污水處理廠的控制系統(tǒng)在未改造之前，系統(tǒng)中的受控設備基本能按照原設計思想運行。隨著自動化技術的快速發(fā)展，從今天的角度來看，其自動化程度相對較低。主要表現(xiàn)在作為一個SCADA系統(tǒng)，功能不夠完善，只實現(xiàn)了監(jiān)視，未能實現(xiàn)對整個生產過程的干預和控制。

SCADA系統(tǒng)
SCADA系統(tǒng)，即監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這個系統(tǒng)包含3個部分，即上位監(jiān)視層、控制設備層和執(zhí)行設備層。它的功能第一是監(jiān)視整個生產過程，第二是可以控制和干預整個生產過程，第三是可以對從現(xiàn)場得到的數(shù)據(jù)信息作記錄、分析。
它和最早隨生產線一同引進的控制器不同，最早引進的控制器我們稱之為黑盒子（blackbox），除了寓意為內部的控制程序為出廠時就已經(jīng)封裝好的不能夠做改動之外，還有一層意思是我們無法直觀地看到或得到控制器內部的數(shù)據(jù)。這種控制系統(tǒng)的結構由控制器和執(zhí)行設備組成，僅實現(xiàn)對生產過程的控制。
隨著人們對生產自動化程度要求的不斷提高，在自動化生產的同時也希望能夠了解和掌控自動化生產的整個過程，需要及時正確地干預和管理自動化生產過程。這樣一個以計算機作為監(jiān)視和控制現(xiàn)場生產過程的可視化窗口，以各種支持遠程通訊的現(xiàn)場控制設備實現(xiàn)本地的控制的結構就是SCADA控制系統(tǒng)。

污水處理的特點
污水處理廠的SCADA系統(tǒng)有著區(qū)別于其他工業(yè)場合的特點：
1）一般污水處理廠的占地較大，設備分散。通常需要借助于遠程通訊將數(shù)據(jù)傳至中心控制室。
2）因為設備分布距離遠，而且分散，有些現(xiàn)場的操作環(huán)境相對惡劣，所以參與程控的設備除了按既定的邏輯程序工作運行外，根據(jù)工藝狀況，有時候需要在控制室內對設備進行點對點的遠程控制。即中控室可以遠程地直接控制遠端的設備。
3）由于污水處理的持續(xù)不斷性，所以設備工作時間相對都比較長，同時設備的工作環(huán)境又相對惡劣，所以了解設備的工作時間和狀況就顯得尤其重要。因此在報表內容里至少需要有設備歷史上一段時間的運行時間、累計運行時間、起停次數(shù)等參數(shù)的歷史記錄。
4）污水處理的過程，特別是生化反應過程是一個較為復雜且時間較長的過程，同時與其相關的參數(shù)也比較多，通常在調試過程中，季節(jié)轉換時和外部水源發(fā)生較大變化時，參數(shù)的設定都需要作較大的調整，這一點和其他工藝過程相對穩(wěn)定的系統(tǒng)不一樣，程序編制時需要給工藝人員較大的調整余地和更多的可以干預生產過程的切入口。
5）在污水處理的成本中，電耗是一大項，要有效地控制成本，如何節(jié)約電能是一個重要環(huán)節(jié)。

碩人時代SCADA系統(tǒng)

監(jiān)控中心的由軟件和硬件組成。其中硬件常用通用的服務器或服務器集群組成，是通用商用設備。軟件則多采用專用的SCADA系統(tǒng)軟件。碩人時代的監(jiān)控中心軟件HOMS5.0具有與一般SCADA系統(tǒng)不同的特點：
1. 支持手機作為操作終端
直接支持手機作為操作終端。這使得SCADA的使用范圍從監(jiān)控室擴大到任何手機網(wǎng)絡可以到達的區(qū)域。
2. 視頻與工業(yè)數(shù)據(jù)一體化
大很多情況下，視頻監(jiān)控和工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控是一起上的，或服務于同一應用的。將視頻與SCADA系統(tǒng)集成在一起的要求越來越普遍。這兩在行業(yè)的軟件產品正在相互融合，但能完全集成在一起的來不多。HOMS5將視頻監(jiān)控畫面集成到工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控畫面中的產品。
3. B/S結構
B/S結構即瀏覽器/服務器結構的軟件。軟件本身類似于一個大型服務網(wǎng)站。有不少軟件有B/S的版本，但完全B/S結構的SCADA中心軟件不多。HOMS5.0是完全B/S結構的軟件。
4. 大地域，大視圖，海量數(shù)據(jù)
常見的工業(yè)組態(tài)軟件實用上限都定位于幾千點以內。當系統(tǒng)的I/O點數(shù)超過一萬時，性能等可用性方面會出現(xiàn)問題。而實際高端應用往往達到數(shù)十萬點，一天的歷史數(shù)據(jù)就可達到幾個G到十幾個G的容量。這種情況下只有少數(shù)的SCADA平臺的滿足要求。
5. 在線組態(tài)及組態(tài)與顯示一體化技術
組態(tài)環(huán)境與運行環(huán)境一體化，大大簡化了系統(tǒng)實施和維護的難度。目前有少數(shù)軟件支持這一特性。
6. 遠程組態(tài)和維護技術
如果SCADA系統(tǒng)的組態(tài)環(huán)境也是B/S結構的，就可以提供很強的遠程維護支持。大大降低項目實施和維護的成本，同時也降低最終用戶的維護成本。
7. 復雜的權限管理
過去SCADA系統(tǒng)的操作員是限定在很少的幾個人，現(xiàn)在SCADA系統(tǒng)由一個專業(yè)的，使用面狹窄的軟件，向面向全企業(yè)不同層面，不同部門的人員提供服務的網(wǎng)站發(fā)展，這就要求SCADA軟件內置復雜的權限支持。

隨著手機網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，用于SCADA的通訊網(wǎng)絡也由原來的無線射頻、電話網(wǎng)絡為主轉向GPRS，CDMA、ADSL、寬帶、光纖等為主。碩人時代的SCADA系統(tǒng)有大量的這些通訊方式的實際應用案例。

這些新興的先進的通訊方式對現(xiàn)場控制器和RTU提出了更高的要求。PAC在這樣的應用要求中體現(xiàn)出非常高的應用適應性的高的性價比。碩人時代的STEC系列PAC控制器具有以下特點：
1． 通訊能力強，支持以太網(wǎng)、GRPS、ADSL、光纖、電話撥號等多種通訊方式。
2． 基于嵌入式LINUX。突出的功能可擴展性。
3． 功能強，模塊化，配置靈活。
4． 開放源碼。根據(jù)客戶的不同情況，開放源碼，保護客戶增值。

下圖是碩人時代SCADA系統(tǒng)模式中的一種:支持ADSL通訊的SCADA系統(tǒng):