PAC 3i系统在大连三道沟水厂项目中的应用

应用背景

三道沟净水厂是大连市的中心水厂之一，主要负责城市北部及甘井子地区的供水。三道沟净水厂始建于1939年，建成初期设计能力是 6 万立方米/日，后经两次扩建和多次改造，现净水配水能力为 26万立方米/日。由于大连市城市供水量需求的增加，以及水厂设备老化严重，处于满负荷运行状态，三道沟净水厂供水系统决心改扩建。大连三道沟净水厂供水系统改扩建工程投资13亿元。该工程将解决从大伙房引水到大连工程到来之前，保证建设完后5年大连市城市增加水量的需求。改扩建工程主要包括：新建 60 万立方米/日净水厂一座。在普兰店市大刘家乡大沙河水厂新建一座扬水 50 万立方米的泵站，新建一座55万立方米的送水泵站，新建一条 72.81 公里、两米直径的管道。三道沟净水厂供水系统改扩建后，水质标准达到一流的水准。三道沟水厂的配水方向主要是大连北部地区金州与甘井子接壤地带的供水。

客户需求

根据改扩建工程的实际情况及工艺要求，用户要求自控系统采用“集中监控、管理，分散控制”的集散型系统。整个系统由信息层（管理层）监控层和现场控制层组成。由中控室监控计算机和现场控制分站(可编程控制器PLC)组成全厂工业控制环网。同时中控室两台监控服务器与厂长室、工程师室、生产部门、化验室、计算机构成以太网，协议(TCP/IP)。要求中控室监控计算机故障时，各现场分站仍能独立和稳定工作，从根本上保证系统的可靠性。此外，系统应预留变电站监控系统接口，以便将电站监控系统连接到自控系统中，实现统一的监控。

解决方案

根据用户对水厂的控制系统的要求，GE 智能平台的水行业的销售人员和产品应用工程师开始搜集技术资料和信息，并和其他同事多次探讨项目的可行性，和业主不断沟通，了解他们的各种要求，并结合GE 智能平台的先进控制器产品的特点，在很短的时间内为客户定制了专门控制系统解决方案。通过将GE 智能平台高端的控制器产品（PACSystem RX3i) 及其同系列I/O 产品、触摸屏产品及相关软件产品(Proficy iFIX、Historian, Real-Time Information Portal）的综合使用，建立了一套高效、节能的水处理控制系统，获得了客户的认可。根据用户的需求，全水厂的系统主要由两部分组成，这两部分分别是：调度室监控系统和现场控制分站。

(1) 调度室监控系统

调度室监控系由中央监控服务器、操作员站、工程师站、厂长室计算机、生产部门计算机等构成。在厂内中央控制室设置两套中央监控服务器，它主要完成对净水厂的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印等功能。通过液晶显示器可直观地显示全厂各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌握全厂运行情况。两套服务器互为热备。厂长室、总工程师室、生产部门等计算机通过服务器对净水厂运行情况进行监控，根据各部门的职责设定不同的权限。

调度室系统要作好远期的预留接口和画面，确保远期系统完成后顺利通讯和监控。通讯计算机完成与自来水公司调度的通讯，需与自来水公司SCADA 系统施工单位密切配合，共同完成。这部分系统 GE 智能平台向用户推荐了 Proficy HMI/SCADA iFIX、Proficy Historian 和Proficy Real-Time InformationPortal 等软件产品。

1）Proficy HMI/SCADA-iFIX 软件具有强大的VBA脚本功能和灵活易学的特点，使得其在国内外有着广泛的用户群。其真正的分布式、客户/服务器结构包括可灵活构造的服务器（SCADA Server）和客户端（iClient、iClientTS 和iWebServer），无论是 Intellution 客户端应用，还是第三方或用户自定义应用均可读取 SCADA Server 实时数据，实现实时动态画面、趋势、报表、批次控制、MES 等应用。这些应用既可以与SCADA Server运行在同一台计算机；也可通过 Intranet、Internet 分布在网络中不同的 Server 或 Client节点上运行，十分适合多节点系统的应用。无论是 Server和 Client 功能运行在单一计算机，实现简单的单机人机界面(HMI)，还是网络复杂的分布式多 Server 和多 Client 数据采集和控制系统，iFIX 都表现出优异的性能。该产品非常易于使用，同时又适合于实时控制和监视，可以将它配置成从单个节点到多节点的网络系统形成不同的规模，具有很强的可扩展性。

通过 Proficy HMI/SCADA-iFIX 软件，操作员站可直观地显示全厂各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，操作员可以实现对净水厂的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印等功能。

2）Proficy Historian

GE 智能平台的 Historian 实时数据库，具有分布式的数据采集，C/S 结构，可在多种环境下运行，高效的数据存储方式，具有丰富的客户端数据处理和分析工具，可扩展的数据协同应用，并且提供 ODBC/JDBC/OLE DB 接口以及工业标准规范 OPC 和 DDE，提供图形化的应用开发界面，支持WEB 访问方案，提供报表开发工具等优异特性，所以成为企业底层控制网络和上层管理信息系统网络连接的最佳选择。同时Historian 数据库是一个模块化软件系统，主要分为客户端模块和服务器端模块，客户端模块负责实时数据的采集，服务器端模块负责数据采集设置、压缩、存储等工作。Historian数据库服务器可以有效的对净水厂运行的关键数据作历史纪录。通过对历史数据纪录的查询、趋势功能，可以帮助工厂人员关注解决问题和优化工厂性能，而不是简单地跟踪数据。当一个严重的问题发生时，工厂人员可以快速地访问来自服务器端中存储的数据，同时使用简单的拖拽技术建立一个数据趋势显示，从而快速和有效地说明工艺问题。

3）Proficy Real-Time Information Portal

GE 智能平台的Proficy Real-Time Information Portal是基于Web的实时信息门户系统，该软件可以连接多种数据源，如可以连接实时、历史的 SQL 数据源，能够对几乎所有工厂信息进行可视化和分析，包括 PLC/DCS 系统、SCADA/HMI设备、工厂级数据库、MES等系统。通过 Real-Time Information Portal，可以通过标准的网页客户端环境来提供全厂的底层运行的全面、透明的信息，使用户可以洞悉整个生产过程。此外，该系统在提供全厂运行的全面信息同时，并同时提供改善的方法。

（2）现场控制分站

根据水厂工艺处理过程的需要，本工程全厂共设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）系统，分别设置在加氯加药间(PLC1)、滤站（PLC3、PLC3.1~3.30、3.31）、送水泵房(PLC4、PLC4.1~4.14)、污泥处理间(PLC5)。这部分系统GE 智能平台向用户推荐了 PACSystem RX3i及其同系列 I/O、触摸屏等硬件产品。GE 智能平台的 PAC3i控制系统具有以下的应用优点：标配 Intel 处理器，CPU内部集成10M 或 64M 用户内存,应用标准的工业 PCI 总线标准，使用12 或 16 槽 PCI 机架，底板速度提高到 32M，I/O 模块真正支持热插拔使用。使用PCI总线底板支持标准底板使第三方可以方便的开发 I/O、通信、动作控制、可视和其它模块。PAC3i 控制系统提供了丰富的 I/O 接口模块,适合于从简单到复杂的应用。此外系统还提供了多种网络通讯模块。为了满足系统与第三方通讯的需要， 系统中提供了IC695PBM300 通讯模块和 IC695ETM001 通讯模块，分别来满足 Profibus DP 和 MODBUS TCP/IP 通讯。

实施结果

大连三道沟水厂的全厂控制系统在实施过程中。由于GE 智能平台的 PAC3i 高性能、先进控制系统的易集成、编写程序灵活等特点，使得集成商的工作速度大大加快，保证了系统的投产时间。大连三道沟水厂向大连市供水。系统安全、稳定的运行，给用户带来更大的收益，并为今后的同类项目，提供了宝贵的经验。同时 GE智能平台将继续以其先进的技术，卓越的知名度，良好的口碑为水行业提供更快、更强、更安全的控制系统和完整的解决方案，不断促进水行业控制水平的提高。