原创 东深供水改造工程计算机监控子系统

东深供水改造工程计算机监控子系统
概述
东深供水工程是向深圳、香港以及工程沿线东莞市城镇提供东江饮用源水的工程。东深供水改造工程对原东深供水线路和供水方式进行彻底改造，采用专用供水管道代替天然河道。本改造工程从东江取水口太园泵站开始，建设专用供水管道，依次经本期新建的莲湖泵站、旗岭泵站和金湖泵站共三级提水，至上埔地段后, 经生化站进入深圳水库，再经深圳电站向深圳、香港供水。供水管道总长60多公里，沿线设有36个分水点，向沿线东莞市的城镇供水。
监控子系统软件采用“强强结合”的方式，即著
用 GE Faunc
公司 9030 和 9070 系列 PLC，整
个系统
系统结构
监控子系统采用全开放分布式结构，系统由广域以太网络及其上分布的各
节点
名的PVSII工业组态软件平台加上德国Cegelec公司著名的ViewStar2000应用系统软件，构成功能强大的梯级泵站监控和供水调度系统软件。 现地控制单元采
共用140多套，PLC 作为LCU和RTU装置的核心用来实现对水泵及大量的辅助设备的自动控制。
计算机、机组LCU和分水点RTU组成。整个监控系统的网络由两个独立传输系统组成：一个以粤港调度中心为全线调度中心的专用的SCADA网络，另一个是金湖泵站为备用调度中心采用综合通信网（OTN系统）作为监控系统的备用的SCADA网络。主要由四个层次构成： ?? 调度中心层
（1）采用两个冗余的核心路由交换机Cisco 4503，组成冗余的100/1000M以太网络，通过长距离光纤媒体转换器实现与主干泵站太园、莲湖、旗岭、金湖泵站组成骨干网（双星型100M以太网），并具有路由功能，实现各个泵站VLAN之间的数据交换。
（2）通过综合通信网（OTN系统）与上埔站、生化站、深圳二期、三期电站相连，实现调度中心与各个站VLAN之间的数据交换。
（3）提供一套LCU（GE Fanuc 9030 PLC）用于在模拟屏上显示过程数据。泵站和调度中心模拟屏上显示的LCU数据，其采集通过LCU间的直接通讯来完成。
?? 金湖泵站紧急备用调度中心层
采用路由交换机Cisco 2621，通过综合通信网（OTN系统）与主干泵站太园、莲湖、旗岭组成数据备用网（10M以太网）实现金湖泵站备用调度中心各个站VLAN之间的数据交换。
?? 泵站层
（1）太园、莲湖、旗岭和金湖泵站都是由两台Cisco2950交换机并利用虚拟网络技术（VLAN） 组成自身冗余的、独立的10/100M子网络。同时，它还通过综合通信网（OTN系统）与各自的分水点RTU相连，实现各个站对相应分水点的监控。
（2）每个新建泵站的每个机组配备有一套LCU，用于机组数据采集和设备控制。为达到LCU和SCADA系统间的数据交换，所有的LCU都与泵站的每个交换机相连，每套LCU有两个以太网控制器。
?? 现地层
（1）现地层是连接分布式现地控制装置及各种智能设备的Genius、Modbus和Profibus_DP现场总线。
（2）为监控输水沿线的各分水点，每个分水点，都配有现地控制装置RTU，用于分水点数据采集和设备控制，分水点RTU通过综合通信网（OTN系统）与
各自新建泵站的B交换机相连，接入泵站SCADA系统。
通过上述四个层次的连接，就形成了以调度中心为核心的星型结构的广域以太网（详见系统网络结构图）。
系统功能
计算机监控子系统由SCADA（监控和数据采集）和PLC部件（LCU，RTU）构成，并通过以太网通讯系统相连。控制系统有三个控制层，分别是调度中心的SCADA系统、泵站的SCADA系统和PLC（LCU和RTU）。
设立这三个控制层的主要目标是：无论是在调度中心还是在太园、莲湖、东江到目的地的整条输水线路进行监视和操作。因此，调度中心需可以访问到整条输水沿线的所有过程数据，而每个泵站则只需可以访问到其专属部分。 旗岭、金湖的四个控制室，都可以对从
湖的 SCADA 系统承担紧急调度中
心的作
iewstar 2000 的分布式系统构件功
能将
此，在泵站 SCADA 系统上实现的功能，在调度中心和备用调度中心上均
能远
处理
行参数的采集和处理
录
?? 产过程的控制
输水沿线主要机电设备、辅助设备、厂用电系统、闸门
系统
作对象包括输水沿线机组、开关、刀闸、厂用电、闸门、调节阀等。操
作类
行人员既可以在调度中心或泵站中控室操作员工作站也可以在现地控制
单元
金
用。因此，可以访问到太园、莲湖和旗岭泵站的所有过程数据。
V
实现远程过程数据的采集。在这种分布式结构中，从PLC上传送过来的每个数据点只在专属的SCADA系统上作一次工程开发，作一次传输至专属的SCADA系统上，也只对其进行一次处理。但是，处理的结果（报警、画面显示和趋势图…）可以在其它的SCADA系统上远程查看。
因
程查看。 ?? 数据采集和
（1）生产过程运
（2）主要设备状态的监视及事件顺序记
（3）相关量追忆记录
生
监控子系统具有对
的全面监视和控制功能。
操
型有机组开、停机、流量增减、无功增减等操作；开关、刀闸单项合分操作；闸门和调节阀的开启、关闭等操作等。
运
工控机上操作命令。当系统APC功能投入时，就可以通过APC软件自动
实现机组开机、停机操作及流量负荷调节。 ?? 面功能
用召唤方式。整个画面显示清晰稳定，在画面上可按设备进行
操作
?? 助运行管理
和追忆
，监控系统立即以中断方式响应，并自动显示，记
录事
2）报表系统
?? 各种一览表
?? 作
?? 水流量、耗
（3）用户管理
需要设置用
户权
安全运行和系统维护。
4）语言报警
语音报警功能，对所有 SOE 量均能语音报警。并报出事故
类型
?? 站 APC 功能
和计算（包括边界条件的计算、检查和监视）
自动抽水控制）
?? 化调度
整个供水安全运行的基础，是调度系统的重要任务
和功
画
画面调用采
，每个设备可生成设备控制操作菜单，可用三维动画形象动态地反映现场设备状态。画面可屏幕拷贝输出。
辅
（1）事故记录
当输水沿线发生事故时
故名称及时间；记录、显示和打印相关设备的动作情况；自动启动事入处理流程；自动记录前一分钟和后一分钟相关模拟量数据变化。事故后，监控系统提供了事故追忆，可用表格形式表示。
（
全厂运行日志，
（包括事故一览表，故障一览表，状态一览表，操作一览表等）的自动统计。 设备运行工况、事故与操
次数的统计。 记录输水沿线抽
电量、抽水效率等
监控子系统根据
限和规定不同的用户组，通过对来访者的不同身份进行不同的授权和活动区限制，实现系统的
（
监控系统提供了
，以便值班员能迅速做出判断，并采取相应措施。
泵
?? 过程数值检查
?? 按照泵组的起/停顺序，控制泵组的起/停
?? 水位和流量控制（闭环控制）
?? 流量控制及各泵组的流量分布
?? 泵站的SAC（安全分析）功能（
全线平衡和优
全线流量平衡与控制是
能。全线流量变化的影响因素主要为香港、深圳总供水流量的变化、沿线
36个分水点分水量的流量的变化以及各泵站水泵机组运行工况的偏差以及深圳水库蓄水库容的影响。 全线平衡和优化调度主要完成以下功能：
??
出水池水位
的流量（体积）
标：达到最低能源成本。
?? 讯功能
具有与综合通信网络通讯，并预留与 MIS 系统、广东省三防指
挥系
?? 线自诊断和冗余管理
统自检、诊断和自恢复、自起动功能,包括系统硬
件设
系统特点
东深改造工程是大型的跨流域调水工程，其计算机监控系统是一项高新科
技工程，投产至今，运行稳定、可靠、安全，操作方便，本工程具有以下特点：
统, 既提高了系统的可靠性, 同时也减轻了网络负载。
配，从而实现全线的流量平衡。
防止溢洪
?? 保持进水/
?? 全线流量均分
?? 最少数量的泵启/停
?? 为深圳水库供应所需
?? 短期目标：达到最低能源消耗。长远目
通
监控子系统
统、深圳电站、上埔泵站和雁田泵站尚不具备与监控子系统接口的能力对外接口
在
监控子系统具有完善的系
备故障诊断和软件故障诊断
1）计算机监控系统设计是按“无人值班、少人值守”的原则进行设计的。
2）该集控系统实现了与多个国外计算机控制子系统接口。
3）高可靠性的网络通道
4）多层网络冗余
5）先进的分布式系
6）先进的面向对象结构设计
7）方便的系统维护
8）实现了流量自动分