文/錢鈴芬 張詠樂

1 前言

青草沙水庫（以下簡稱水庫）作為我國最大的河口江心型水庫，是上海重要的水源地之一。環(huán)庫大堤一圈為48.41公里，占地面積達66.26平方公里。設(shè)置了取水泵閘、下游水閘、輸水泵站、輸水閘井和總控中心5個站點。地域廣而維護人員精簡的情況下，要求實現(xiàn)自動化、少人化值守的生產(chǎn)模式，因而引入在工業(yè)程控領(lǐng)域已成熟化的Wonderware 平臺作為實現(xiàn)手段。

圖1：水庫自動化系統(tǒng)架構(gòu)

2 Wonderware平臺簡介

Wonderware專業(yè)自動化軟件，用來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)的可視化、操作和管理功能。該平臺由3部分組成，由底層至上層分別是：設(shè)備集成服務(wù)器、Wonderware系統(tǒng)平臺、Wonderware客戶端。

底層部分：設(shè)備集成服務(wù)器。通過安裝驅(qū)動服務(wù)讀取現(xiàn)場控制器數(shù)據(jù)。將讀到的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部通信方式提供給Wonderware應(yīng)用服務(wù)器進行下一步的平臺開發(fā)。

中間部分：Wonderware系統(tǒng)平臺。此部分是整個平臺的核心，用于開發(fā)、發(fā)布和存儲。Wonderware應(yīng)用服務(wù)器用于建模，配置和發(fā)布平臺內(nèi)容。Wonderware數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)。Wonderware信息服務(wù)器用于Web發(fā)布門戶。

上層部分：Wonderware客戶端。包含3個不同功能的客戶端分別是：負責界面展示的Window Viewer，歷史數(shù)據(jù)分析工具Active Factory和主管網(wǎng)上瀏覽功能的Information Server CAL。

3 青草沙水庫自動化系統(tǒng)

3.1 水庫自動化系統(tǒng)架構(gòu)

水庫自動化系統(tǒng)分5個站點，分別是：取水泵閘、下游水閘、輸水閘井、輸水泵站和總控中心，其中，總控中心為其他4個分站點的數(shù)據(jù)匯總和對外傳輸站。

水庫的生產(chǎn)數(shù)據(jù)大部分都通過PLC上傳。經(jīng)過技術(shù)、生產(chǎn)要求和經(jīng)濟的多方考慮，在每個分站點配備了2臺DAServer服務(wù)器讀取現(xiàn)場控制器信號，1臺工業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)，1臺操作員站顯示站點監(jiān)控界面并實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠程操作。此外，鑒于下游水閘上傳的數(shù)據(jù)量較少，從更經(jīng)濟的角度出發(fā)，該分站點未配備獨立的工業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，而是將該分站點的數(shù)據(jù)直接存儲到總控中心?？偪刂行恼九鋫淞薌R服務(wù)器，使用IDE軟件開發(fā)、管理、發(fā)布整個平臺，包括對監(jiān)控界面的開發(fā)管理。

3.2 水庫自動化系統(tǒng)的特點

水庫作為原水供應(yīng)者，承擔了上海大部分人口的生活用水，水源的安全穩(wěn)定不言而喻。我們需要實時監(jiān)測大量的水質(zhì)、閘門和泵組數(shù)據(jù)，每天產(chǎn)生大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如何保證這些數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸和安全存儲是設(shè)計這個系統(tǒng)時重點考慮的問題。

在設(shè)備集成服務(wù)器部分，我們做了冗余設(shè)計。利用2臺DAServer服務(wù)器同時讀取現(xiàn)場控制器信號，并通過跳線將這2臺服務(wù)器連接，最后，在IDE軟件中建模，搭建主備DAServer服務(wù)器配置，使得當任意一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障時，另一臺熱備用服務(wù)器將自動上線，對數(shù)據(jù)的影響保持在1分鐘之內(nèi)，可忽略不計。另外，考慮到若其中一臺DAServer服務(wù)器故障后，熱備機自動上線，如果維護人員未能及時處理故障服務(wù)器，當熱備機也故障時則無DAServer服務(wù)器可使用。因此，通過代碼將故障的DAServer服務(wù)器狀態(tài)值寫入數(shù)據(jù)庫表中，利用水庫短信報警平臺讀取該表，發(fā)送故障報警短信，提醒維護人員處理。

此外，水庫生產(chǎn)數(shù)據(jù)不僅要提供給水庫人員，還要實時上傳到上級公司?；诎踩蟼髦辽霞壒镜臄?shù)據(jù)使用的是一套只限內(nèi)部流通的標準碼。通過總控中心的System Management Console（簡稱SMC）軟件，在IDAS項目下配置標準碼。值得一提的是，Wonderware的SMC軟件內(nèi)部就提供了IDAS下的節(jié)點冗余。在節(jié)點屬性中，配置I/O Server和Alt. Server的IP地址達成冗余。其中，I/O Server和Alt. Server的IP分別是兩臺DAServer服務(wù)器的IP地址。這樣就做到了從底層數(shù)據(jù)讀取到上層數(shù)據(jù)對外通信的雙層冗余保證。最后，為總控中心配備了2臺互為冗余的工業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，加固了數(shù)據(jù)存儲安全。

4 結(jié)語

基于Wonderware平臺的青草沙水庫自動化系統(tǒng)，通過物理冗余和Wonderware軟件內(nèi)部冗余方式，不僅為維護人員提供了一個安全、便捷的開發(fā)、維護環(huán)境，而且達到了水庫自動化、少人化值守的目標。

參考文獻

[1]呂曉穎,石桂名,趙樹源.基于Wonderware系統(tǒng)平臺的礦井監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].大連:大連科技學院,2015.

[2]但斌斌,馬乾,時寶祥,談瑩青.基于InTouch的監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[D].武漢:武漢科技大學,2009.