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核心提示：
上海市政污水處理公司選擇了羅克韋爾白動(dòng)化和ProSoft技術(shù)公司獨(dú)特的合作伙伴解決方案來(lái)滿足污水泵站控制系統(tǒng)的冗余要求和泵站之問(wèn)的數(shù)據(jù)通信要求。 背景 上海位于中國(guó)的東海岸，人口超過(guò)1,600萬(wàn)。在90年代初期，上海市的污水處理要求達(dá)到了臨界水平。為了解決這一問(wèn)題，上海市政污水處理公司考慮在1993年興建新的污水處理廠。上海污水處理工母SWWTP于1998年啟動(dòng)，目前正在根據(jù)不同的區(qū)域分階段實(shí)施。污水處理工程包括在上海市興建大約50個(gè)大型抽水站，每個(gè)抽水站都能夠?qū)U水和污水直接輸往位于浦東的預(yù)處理站。在浦東的預(yù)處理站，廢水先經(jīng)過(guò)凈化，然后通過(guò)41公里長(zhǎng)的輸水管道以每天170萬(wàn)立方米的流量排放到中國(guó)東海。上海污水處理工程的第一階段包括建立一個(gè)能夠監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的中央監(jiān)控系統(tǒng)一從抽水站入口到東海排放口。工程的第二階段包括在距離中央控制系統(tǒng)周圍2到15公里的范圍內(nèi)建設(shè)10個(gè)大型的抽水站，這些工程已經(jīng)在2000年初開(kāi)始。為了確保系統(tǒng)的絕對(duì)可靠性，冗余是整個(gè)污水處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素。 機(jī)械冗余是在抽水站實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)抽水站具有6到8個(gè)水泵組-4到6個(gè)水泵投入使用，另外加上2個(gè)備用泵。這些水泵的功率范圍為從每小時(shí)30 kW/760立方米到每小時(shí)145 kW/2590立方米。由于可以預(yù)知的參數(shù)家庭需水周期以及更多不可預(yù)知的原因諸如暴雨對(duì)降雨量的影響，每小時(shí)以及每日的污水流量可能會(huì)有巨大的差別。因而，污水處理系統(tǒng)精確的運(yùn)行狀況要根據(jù)對(duì)系統(tǒng)水位以及整個(gè)系統(tǒng)污水流量的精確測(cè)量來(lái)確定。 挑戰(zhàn) 在工程建設(shè)的初期，上海市政污水處理公司選用了基于第三方系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)獲取SCADA技術(shù)的中央監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)成為了整個(gè)污水處理系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)通過(guò)中央控制室控制和監(jiān)測(cè)每個(gè)抽水站，控制室直接連接到基于分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議DNP3.0的抽水站數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在水處理/廢水處理行業(yè)通常使用非專*的公開(kāi)協(xié)議DNP 3.0。該協(xié)議專門為設(shè)備之問(wèn)的通信而開(kāi)發(fā)，并且設(shè)計(jì)用來(lái)優(yōu)化獲取的數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸。 上海市政污水處理公司選擇了上海電器研究所SEARI進(jìn)行系統(tǒng)的集成，完成分布式抽水站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。 SEARI在選擇分布式抽水站控制系統(tǒng)解決方案過(guò)程中面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先，就是支持遠(yuǎn)程抽水站和中央SCADA系統(tǒng)之間的DNP通信所需要的控制技術(shù)。 第二或許是最重要的，就是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性。要達(dá)到控制系統(tǒng)的絕對(duì)可靠性，SEARI試圖尋找同時(shí)支持硬件和軟件冗余的控制體系結(jié)構(gòu)。第三，就是確�？刂频木_性，上海市政污水處理公司要求抽水站PLC和中央控制室的反饋時(shí)問(wèn)最好小于20毫秒。 最后，抽水站出現(xiàn)的腐蝕環(huán)境提出了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。硫化氫氣體是廢水中微生物自然分解的產(chǎn)物一反過(guò)來(lái)，硫化氫就會(huì)與氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕性硫酸。 解決方案 在準(zhǔn)備第二階段的廢水處理系統(tǒng)升級(jí)方案時(shí)，SEARI找到了羅克韋爾自動(dòng)化上海公司。在亞太地區(qū)合作伙伴ProSoft技術(shù)的輔助下，羅克韋爾自動(dòng)化上海全球制造解決方案工程師展示了公司的Allen一Bradley PLC—5控制器通過(guò)集成一個(gè)專用的DNP通信模塊與DNP協(xié)議進(jìn)行通信的能力。 ProSoft的3800一DNP模塊設(shè)計(jì)可以直接安裝到Allen-Bradley PLC-5機(jī)架上，提供一種無(wú)縫集成基礎(chǔ)。同時(shí)，DNP-3800具有兩個(gè)通信端口，使得SEARI可以為每個(gè)抽水站安裝一個(gè)冗余的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。 羅克韋爾自動(dòng)化抽水站控制解決方案包括兩個(gè)具有熱備份功能的獨(dú)立PLC-5，以便提供絕對(duì)的控制冗余。方案包括兩個(gè)位于獨(dú)立支架上的處理器，兩個(gè)處理器之問(wèn)通過(guò)Allen一Bradley遠(yuǎn)程I/ORIO協(xié)議連接。 系統(tǒng)中眾多的水泵組由各自相應(yīng)的水井中的水位和每個(gè)抽水站中上游和下游流量來(lái)控制。流量和水位計(jì)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)遠(yuǎn)程抽水站控制系統(tǒng)將這些測(cè)量數(shù)據(jù)反饋到中央控制室。 在具有腐蝕性的抽水站環(huán)境下，不能使用一般的機(jī)械按鈕、選擇開(kāi)關(guān)指示燈以及量表。Allen一BradleyPaneIView人機(jī)界面日MI和PowerMonitor II為此提供了最佳的選擇。每個(gè)抽水站安裝的PaneIView HMI可以為現(xiàn)場(chǎng)操作員提供監(jiān)測(cè)和控制界面，而PowerMonitor II則監(jiān)測(cè)和記錄每個(gè)抽水站的電流負(fù)載、累計(jì)的運(yùn)行時(shí)問(wèn)和主要電氣設(shè)備消耗的電能。
