背景
隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的不斷重視，市政污水處理廠建設(shè)工程紛紛上馬，逐漸成為市政建設(shè)中非常重要的一部分。同時(shí)，隨著自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，使擺脫原先全部靠人工手動(dòng)來(lái)管理和運(yùn)行整個(gè)污水處理過(guò)程，改由先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)管理成為可能。
有些污水處理廠的控制系統(tǒng)在未改造之前，系統(tǒng)中的受控設(shè)備基本能按照原設(shè)計(jì)思想運(yùn)行。隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，從今天的角度來(lái)看，其自動(dòng)化程度相對(duì)較低。主要表現(xiàn)在作為一個(gè)SCADA系統(tǒng)，功能不夠完善，只實(shí)現(xiàn)了監(jiān)視，未能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的干預(yù)和控制。
SCADA系統(tǒng)
SCADA系統(tǒng)，即監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)包含3個(gè)部分，即上位監(jiān)視層、控制設(shè)備層和執(zhí)行設(shè)備層。它的功能第一是監(jiān)視整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，第二是可以控制和干預(yù)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，第三是可以對(duì)從現(xiàn)場(chǎng)得到的數(shù)據(jù)信息作記錄、分析。
它和最早隨生產(chǎn)線一同引進(jìn)的控制器不同，最早引進(jìn)的控制器我們稱(chēng)之為黑盒子（blackbox），除了寓意為內(nèi)部的控制程序?yàn)槌鰪S時(shí)就已經(jīng)封裝好的不能夠做改動(dòng)之外，還有一層意思是我們無(wú)法直觀地看到或得到控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)。這種控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由控制器和執(zhí)行設(shè)備組成，僅實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。
隨著人們對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化程度要求的不斷提高，在自動(dòng)化生產(chǎn)的同時(shí)也希望能夠了解和掌控自動(dòng)化生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程，需要及時(shí)正確地干預(yù)和管理自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程。這樣一個(gè)以計(jì)算機(jī)作為監(jiān)視和控制現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的可視化窗口，以各種支持遠(yuǎn)程通訊的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)本地的控制的結(jié)構(gòu)就是SCADA控制系統(tǒng)。
污水處理的特點(diǎn)
污水處理廠的SCADA系統(tǒng)有著區(qū)別于其他工業(yè)場(chǎng)合的特點(diǎn)：
1）一般污水處理廠的占地較大，設(shè)備分散。通常需要借助于遠(yuǎn)程通訊將數(shù)據(jù)傳至中心控制室。
2）因?yàn)樵O(shè)備分布距離遠(yuǎn)，而且分散，有些現(xiàn)場(chǎng)的操作環(huán)境相對(duì)惡劣，所以參與程控的設(shè)備除了按既定的邏輯程序工作運(yùn)行外，根據(jù)工藝狀況，有時(shí)候需要在控制室內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的遠(yuǎn)程控制。即中控室可以遠(yuǎn)程地直接控制遠(yuǎn)端的設(shè)備。
3）由于污水處理的持續(xù)不斷性，所以設(shè)備工作時(shí)間相對(duì)都比較長(zhǎng)，同時(shí)設(shè)備的工作環(huán)境又相對(duì)惡劣，所以了解設(shè)備的工作時(shí)間和狀況就顯得尤其重要。因此在報(bào)表內(nèi)容里至少需要有設(shè)備歷史上一段時(shí)間的運(yùn)行時(shí)間、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、起停次數(shù)等參數(shù)的歷史記錄。
4）污水處理的過(guò)程，特別是生化反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)較為復(fù)雜且時(shí)間較長(zhǎng)的過(guò)程，同時(shí)與其相關(guān)的參數(shù)也比較多，通常在調(diào)試過(guò)程中，季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)和外部水源發(fā)生較大變化時(shí)，參數(shù)的設(shè)定都需要作較大的調(diào)整，這一點(diǎn)和其他工藝過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)不一樣，程序編制時(shí)需要給工藝人員較大的調(diào)整余地和更多的可以干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程的切入口。
5）在污水處理的成本中，電耗是一大項(xiàng)，要有效地控制成本，如何節(jié)約電能是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
碩人時(shí)代SCADA系統(tǒng)
監(jiān)控中心的由軟件和硬件組成。其中硬件常用通用的服務(wù)器或服務(wù)器集群組成，是通用商用設(shè)備。軟件則多采用專(zhuān)用的SCADA系統(tǒng)軟件。碩人時(shí)代的監(jiān)控中心軟件HOMS5.0具有與一般SCADA系統(tǒng)不同的特點(diǎn)：
1. 支持手機(jī)作為操作終端
直接支持手機(jī)作為操作終端。這使得SCADA的使用范圍從監(jiān)控室擴(kuò)大到任何手機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以到達(dá)的區(qū)域。
2. 視頻與工業(yè)數(shù)據(jù)一體化
大很多情況下，視頻監(jiān)控和工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控是一起上的，或服務(wù)于同一應(yīng)用的。將視頻與SCADA系統(tǒng)集成在一起的要求越來(lái)越普遍。這兩在行業(yè)的軟件產(chǎn)品正在相互融合，但能完全集成在一起的來(lái)不多。HOMS5將視頻監(jiān)控畫(huà)面集成到工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控畫(huà)面中的產(chǎn)品。
3. B/S結(jié)構(gòu)
B/S結(jié)構(gòu)即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的軟件。軟件本身類(lèi)似于一個(gè)大型服務(wù)網(wǎng)站。有不少軟件有B/S的版本，但完全B/S結(jié)構(gòu)的SCADA中心軟件不多。HOMS5.0是完全B/S結(jié)構(gòu)的軟件。
4. 大地域，大視圖，海量數(shù)據(jù)
常見(jiàn)的工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)用上限都定位于幾千點(diǎn)以?xún)?nèi)。當(dāng)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)超過(guò)一萬(wàn)時(shí)，性能等可用性方面會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。而實(shí)際高端應(yīng)用往往達(dá)到數(shù)十萬(wàn)點(diǎn)，一天的歷史數(shù)據(jù)就可達(dá)到幾個(gè)G到十幾個(gè)G的容量。這種情況下只有少數(shù)的SCADA平臺(tái)的滿足要求。
5. 在線組態(tài)及組態(tài)與顯示一體化技術(shù)
組態(tài)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境一體化，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)實(shí)施和維護(hù)的難度。目前有少數(shù)軟件支持這一特性。
6. 遠(yuǎn)程組態(tài)和維護(hù)技術(shù)
如果SCADA系統(tǒng)的組態(tài)環(huán)境也是B/S結(jié)構(gòu)的，就可以提供很強(qiáng)的遠(yuǎn)程維護(hù)支持。大大降低項(xiàng)目實(shí)施和維護(hù)的成本，同時(shí)也降低最終用戶(hù)的維護(hù)成本。
7. 復(fù)雜的權(quán)限管理
過(guò)去SCADA系統(tǒng)的操作員是限定在很少的幾個(gè)人，現(xiàn)在SCADA系統(tǒng)由一個(gè)專(zhuān)業(yè)的，使用面狹窄的軟件，向面向全企業(yè)不同層面，不同部門(mén)的人員提供服務(wù)的網(wǎng)站發(fā)展，這就要求SCADA軟件內(nèi)置復(fù)雜的權(quán)限支持。
隨著手機(jī)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，用于SCADA的通訊網(wǎng)絡(luò)也由原來(lái)的無(wú)線射頻、電話網(wǎng)絡(luò)為主轉(zhuǎn)向GPRS，CDMA、ADSL、寬帶、光纖等為主。碩人時(shí)代的SCADA系統(tǒng)有大量的這些通訊方式的實(shí)際應(yīng)用案例。
這些新興的先進(jìn)的通訊方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制器和RTU提出了更高的要求。PAC在這樣的應(yīng)用要求中體現(xiàn)出非常高的應(yīng)用適應(yīng)性的高的性?xún)r(jià)比。碩人時(shí)代的STEC系列PAC控制器具有以下特點(diǎn)：
1． 通訊能力強(qiáng)，支持以太網(wǎng)、GRPS、ADSL、光纖、電話撥號(hào)等多種通訊方式。
2． 基于嵌入式LINUX。突出的功能可擴(kuò)展性。
3． 功能強(qiáng)，模塊化，配置靈活。
4． 開(kāi)放源碼。根據(jù)客戶(hù)的不同情況，開(kāi)放源碼，保護(hù)客戶(hù)增值。
下圖是碩人時(shí)代SCADA系統(tǒng)模式中的一種:支持ADSL通訊的SCADA系統(tǒng):
碩人時(shí)代支持ADSL通訊的SCADA系統(tǒng)
