一、項目背景
吉林省延吉市污水深度處理項目工程是基于已有廠區的基礎上新加一些工藝車間以及設備實現污水的深度處理，原廠區的污水處理自控系統使用AB的PLC以及軟件來實施的，由于畫面制作的效果達不到業主的要求，因此為了更好地滿足業主的要求，保證生產的連續性、可靠性和安全性，及時地了解和掌握污水深度處理過程各工藝階段的運行狀態并能及時地進行調整，將污水處理系統置于自動化網絡監控系統監控之下。本項目監控SCADA系統的設計施工單位北京機械自動化研究選用了北京亞控科技發展有限公司的KingSCADA軟件和工業數據庫軟件。
二、項目挑戰
2.1 高可靠性與高穩定性
為確保系統能夠長期穩定且可靠地運行，整個系統必須滿足以下要求：
在新廠區，主干網采用環形冗余方案，以保證高可靠性。單一點的鏈路中斷不會造成網絡通訊的中斷；采用基于工業以太網的分布式監控，體現集中管理分散監控的原則，保證工業自動化網絡監控系統的高可靠性與高穩定性；新廠區的工業自動化網絡監控系統完全具備獨立運行的能力，并在此基礎上向老廠區提供所要求的新廠區系統運行的主要技術參數；監控中心及現場監控站必須具有完善的抗干擾、防雷等技術措施；具備冗余供電功能，在上位機發生故障或通信中斷時，現場監控站亦可獨立完成下屬設備的基本監控功能；新廠區除監控中心外，其余車間級監控分站核心監控設備主要采用PLC，要求PLC冗余熱備，并具有自診斷（檢錯）與容錯功能。
2.2 高開放性
新廠區工業自動化網絡監控系統對用戶最大限度的開放。今后，設備的增減、監控方案的選取、系統的擴縮及系統的管理與日常維護等，用戶都可以在兼容、友好的設備環境下便利地自己完成，所有硬件接口，軟件協議全部按開放性的標準設計、編制。
2.3 操作的實用性和便捷性
本系統要求對新廠區的數據在老廠區綜合樓中心控制室進行統一管理，如記錄、歸檔、統計、查詢、打印等。友好的人機接口，能滿足用戶快捷、清晰地了解新廠各工藝的運行情況，明晰顯示故障報警點的位置與故障特征，操作員可通過鼠標、鍵盤等設備的操作便可完成畫面切換、數據存儲、統計查詢和報表打印等各種操作。
三、項目方案
3.1 系統配置
3.2 應用軟件部署
污水深度處理廠自控系統分為三級監控：污水深度處理廠監控中心（設在凈水間）、車間級現場監控分站（各設在凈水間、提升泵房、送水泵房、鼓風機房）、現場控制箱。
通過上位機權限設置，監控中心可監控現場主要設備的運行參數。兩臺互為備份的監控計算機采用組態軟件進行監控系統組態，所有的組態都可在服務器上實現。
車間級監控站采用PLC作為核心直接監控現場水處理工藝過程單元。本系統設計4個車間級監控分站，分別是提升泵房分站、凈水間分站、鼓風機房分站、送水泵房分站。每個分站選用CPU、電源、輸入輸出模塊、通訊模塊等設備，采用與監控系統統一品牌液晶顯示操作屏作為人機界面接口。
車間級監控分站的任務是在分站所在車間進行下屬現場設備運行工況信號與工藝參數的采集、檢測和監控，并通過分站的人機界面監控系統運行狀態，適時對設備進行操作，同時向監控中心傳送實時數據。
車間級監控站利用總線與現場設備連接，采用液晶顯示操作屏及組態軟件實現人機界面。
新廠監控中心與各車間級監控分站之間采用工業以太網交換機組成主干環形光纖工業以太網，采用TCP/IP協議傳輸數據，以保證通信的可靠性和較好的適應性。各分站PLC采用以太網通訊模塊連接以太網，上位機通過網卡連接至以太網。
每個車間級監控站的數據監測可在現場控制箱進行，也可在新廠監控中心進行。每個車間級監控站及其下屬設備的參數修改及控制調整應在現場控制箱進行，尤其是重要設備（如水泵、風機及其他大型機械設備）的臨時啟動控制，只限在設備本地控制箱進行。
上位機軟件要實現對現場設備的監控，包括液位的測量和超高、超低報警；水泵的運行狀態、手動/自動狀態、常用/備用狀態、故障報警；電動閥門的閥位（調解閥）、運行狀態和故障報警，閥門的啟閉應設有超時檢驗功能；大型水泵的出水壓力、軸承溫度、繞組溫度、運行狀態和電氣、機械綜合故障；低壓側各母線段的電量監視和失壓、過電壓、過電流報警；各主要進線開關的狀態和故障跳閘報警；電源狀態和備用電源的切換情況；變壓器的運行狀態和高溫報警；各饋線的狀態監視、主要饋線的電量監視和跳閘報警。
3.3 項目的功能特點
3.3.1雙機冗余設置
新建污水深度處理廠監控中心使用兩臺互為冗余的服務器作為上位機組（工程師站）監控新廠的運行狀況，監控中心可調用各車間級監控分站和現場控制箱的全部運行信息。主機和從機通過TCP/IP網絡連接，正常情況下主機實時跟設備通訊完成實時監控；主從機間進行心跳檢測，一旦從機發現主機異常，將立即切換取代主機實現主機的功能。
3.3.2 設備多樣化
延吉市污水處理廠的PLC設備包含三個品牌，包括先前老廠區的AB的PLC、部分配套設備使用的西門子的PLC以及新建廠區歐姆龍的PLC，硬件設備的品牌繁多，對我們軟件的兼容性以及數據傳輸的能力都是一種考驗，在實際工程中，KingSCADA完美的實現了對各種品牌PLC數據的采集，保證系統的穩定性，數據的完整性和準確性。
3.3.3 數據存儲保障
該項目中數據存儲部分使用的是KingHistorian，歷史數據庫可儲存的時間范圍由客戶自由定義，儲存精度達到毫秒級；該歷史數據庫模塊必須提供高效的查詢效率，在利用趨勢圖展示某個變量的過去一年的趨勢曲線時，查詢時間不能高于3秒；該歷史數據庫模塊具備冗余功能，冗余切換時間短于2秒，在切換中不能丟失任何歷史數據。
四、運行界面
五、項目總結
整個水廠自動化工程自投運以來，系統一直穩定、安全地運行著。為水廠減輕勞動強度、降低生產成本、供水水質改善方面有了質的提高，完美的實現了對現場工況的展示，達到了業主對性能上的需求，自動化水平達到了國內一流水平。
