一座利用黃河水的側滲補給開發地下水源的石佛水廠，沿黃河灘十余公里，為了確保供水生產的安全、可靠、連續，針對水廠制水過程的特點和控制系統的功能要求，采用羅克韋爾自動化基于PLC的SCADA系統。 1 控制系統的功能和需求 1）可靠性、安全性。由于各個井作為水廠的原水，它的控制系統安全性、穩定性直接影響到水廠能否正常向市區供水。因此，我們在系統中的通信設備、一次儀表及控制設備和程序編程等各環節都必須提高可靠性。 2）遠程監控功能。因井群分布很散，無人職守。為了降低勞動強度，操作人員能夠在廠調度室根據供水需要進行遠程無線操作控制，同時能夠監測到各深水井的運行參數，從而實現集中監控。 3）可維護性。在系統軟件、應用軟件和硬件方面要具有強大的報警和故障自診斷功能，以便工程技術人員對系統故障進行分析和維護。 4）可擴展性。系統應采用具有一定標準及應用較廣泛的硬件設備，主要是考慮系統發展擴大，為以后系統的連接打好基礎。 5）以邏輯控制為主。對井群輸水泵的控制，一般采用邏輯控制。而邏輯控制是可編程序控制器的傳統應用領域，因此這也是目前各水廠控制系統廣泛采用PLC的原因。 6）開放性。隨著計算機技術和網絡技術的發展和應用普及，人們越來越需要過程控制系統與管理信息系統交換信息，從而實現管理與控制一體化。盡管各控制系統生產廠家在現場控制器模塊級還不能完全開放或通用，但必須要求上位機監控系統具有開放性，例如：監控系統應基于微軟公司WindowsNT、2000或9X平臺，支持各種規范協議如OPC、ODBC、ActiveX、DDC等。 7）豐富的畫面顯示功能。在各操作終端顯示的畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、高低壓供電監控畫面、設備操作畫面、趨勢圖、報警畫面等。使操作人員通過這些畫面可以全面的了解系統運行情況，并方便的對各個井站進行遠程操作。 8）報表、查詢功能。要有歷史數據查詢功能、報表打印功能。對井群運行參數有完整的歷史數據存儲，一般要求15分鐘存儲一次數據，以便查詢和相關的統計分析。同時能夠打印生產日報表和生產月報表。 9）具有故障診斷與報警處理功能。對系統中的特殊運行狀態如：上電情況、通訊狀態、水泵運行狀態、本地/遠程狀態等，當這些特殊狀態位發生變化時，應及時報警。同時要記錄這些狀態位發生變化時的有關信息。如：故障標簽名稱、報警信息、故障報警時間和報警確認時間等，并對報警信息進行管理。 2 控制系統的構成 2.1 通訊組網 由于井群有46個井點，它們的地理位置十分分散，地域分布廣泛，適合采用無線通信方式。石佛水廠井群監控系統選用新西蘭TAIT公司生產的T2000ⅡS數傳電臺，該電臺堅固耐用，接受靈敏度高，抗干擾能力強，數據傳輸轉換時間快的等優點，并且該電臺提供標準RS-232接口，可直接與計算機、PLC等數據終端連接，實現透明傳輸。系統使用的頻率224.75MHz，以單頻半雙工的通訊方式工作，功率5～10W可調。A-B公司的1747-KE、DH-485/RS-232接口模塊，是在DH-485通訊網絡和采用Allen-Bradley DFI通訊協議的RS-232設備之間提供一座橋梁，當它與調制解調器一起用于SLC500框架中時，于是把SLC500用作一個遠程終端站。DFI協議是A-B公司PLC系統廣泛支持的通訊協議，包括各系列PLC系統及裝有RSLinx通訊軟件的計算機持DFI協議，它的通訊速率從110bps到19.2Kbps可組態。通過該協議可以構成基于PLC的SCADA系統。石佛水廠無線通訊SCADA系統采用的是點對點半雙工主從通訊模式，PLC作為主站采用DFI半雙工主通訊方式，其它井點SLC作為從站采用DFI半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各從站輪詢的方式實現數據交換。 2.2 控制系統硬件 石佛水廠監控系統采用兩種通訊方式，既DH+網和無線通訊。其中DH+網應用于廠內各PLC控制器及計算機操作站之間的控制層通訊。DH+網采用屏蔽雙絞線進行通訊，具有連接方便，通訊距離遠的特點，是PLC通訊應用很廣的工業網絡，在通訊速率為57.6K波特率下，不加中繼可達1萬英尺（3040m），加中繼可達12Km，DH,+網可掛接64個控制器。現廠區內有廠調度室、送水泵房、加氯間和雙閥濾池四個監測站，各站均采用PLC5/40控制器，主要完成生產數據采集、實時通訊、故障報警等功能。其中廠調度室站的PLC1控制器作為SCADA系統的主站還用于控制和監測各井站的運行狀況。 廠調對于井群的遠程監控采用無線通訊，它是采用具有SCADA功能的DFI主從通訊協議，PLC1控制器通過其標準RS232口與數傳電臺相連來實現無線通訊，其通訊速率為1200波特率。每個井點均采用小型可編程控制器SLC5/02，主要完成采集各井運行數據、遠程控制、實時通訊、故障報警等功能。 2.3 控制系統監控組態軟件的配置及功能 操作系統選用Windows NT Server 4.0中文版。組態軟件選用羅克韋爾自動化軟件公司的組態軟件RSView32和連接現場設備的通訊軟件RSLinx。運用組態軟件，可以方便地構造適應自己需要的數據采集監控系統、編制系統的流程圖、數據表格、報警畫面、實時數據及歷史數據趨勢圖、控制畫面等，在任何需要的時候把現場的信息實時地傳送到調度室，并實時地把控制命令發送到現場數據終端，保證信息在整個系統網絡中暢通無阻。另外，VBA作為內置編程語言，可以最大限度的實現對RSView32項目的擴展和自定義。 編程軟件選用Visual Basic 6.0，進行管理軟件開發。主要完成實時的數據庫組態、歷史數據庫組態，對采集的數據建立數據庫，進行存儲。以實現歷史數據查詢，曲線顯示，并可生成各種趨勢圖。以及報表的生成和打印。 3 系統設備的安裝和維護 PLC設備在系統運行中是非常可靠的，據有關資料統計，在PLC控制的系統中，系統故障的95％發生在PLC外部，5％發生在PLC內部。而在PLC內部故障中，有90％是發生在I/O模板中。因此在安裝和維護中，應重點注意外圍電路。包括一次儀表、電源、繼電器以及信號連接線等設備。 1）電源。穩定的電源是整個系統可靠運行的基礎。電網的沖擊，頻率的波動都將直接影響實時控制的精度和可靠性，有時會對系統帶來毀滅性的破壞。因此，PLC系統電源應采用隔離變壓器、交流穩壓器或UPS電源等。同時，輸入和輸出的電源應分別安裝開關和保護裝置。 2）設備機箱。由于PLC工作在環境惡劣，應將PLC安裝在堅固的機箱內，要防塵、防水。機箱表面要做良好、牢固的處理層，以防止生銹腐蝕。 3）避雷保護措施。在PLC箱內設置避雷設備，如交流電源輸入避雷保護器，傳感器信號線避雷保護器，傳感器電源避雷保護器等。天線鐵塔安裝避雷針，并敷設避雷接地網，避雷接地網接地電阻＜4Ω，設備接地電阻＜10Ω。 4）抗干擾處理。工業現場的環境比較惡劣，存在著許多高低頻干擾，這些干擾一般是通過與現場設備相連接的電纜引入可編程控制器的。除了接地措施外，在電纜的設計選擇和敷設施工中，應注意采取一些抗干擾措施。模擬量信號屬于小信號，極容易受到外界干擾的影響，因此，應選用雙層屏蔽電纜。PLC之間的通訊電纜頻率較高，一般應選用廠家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶屏蔽層的雙絞線電纜。 5）系統接地的要求。PLC系統接地要求比較嚴格，最好有獨立的專用接地系統，還要注意與PLC有關的其它設備也要可靠接地。但是，多個電路接地連接在一起時，會產生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。