给排水自动化技术(SCADA)概述？
计算机自动化SCADA(监控与数据采集)技术，又称计算机远程控制(遥测、遥控、遥信、遥调)技术，已广泛应用于给排水行业，取得了良好的经济效益和社会效益，并已形成惠及社会的产业规模。如何引导这项技术的发展，培育给排水自动化市场，进而推动自动化行业的发展，是一项非常有意义的工作。因此，本文对该技术进行了总结，以期引起更多的关注。
1与SCADA系统的技术分析
SCADA技术基于3CS(计算机、通信、控制、传感器)。以上四项技术近期发展迅速，新技术新产品不断推出。与此同时，很多老技术老产品被无情淘汰。如何采用新思想、新技术、新产品，构建一个管理功能强大、可靠性强、现场安装界面好、操作维护方便、价格低廉的适用于给排水的SCADA系统，是给排水行业客户的需要，也是SCADA系统集成商的责任。3CS技术描述如下:
计算机技术
近年来，计算机PC技术以每年新一代的速度飞速发展。强大的硬件平台(主频300M以上，CPU有MMX技术，内存128M及以上，硬盘10G和高速CD？ROM和DVD？罗开等。)支持不断更新的Windows操作系统、Windows软件和网络技术。强大的PC系统平台，不仅摆脱了DOS操作的困扰，也解除了PC键盘操作的尴尬，让PC得到了广泛的应用，构建了高功能的PC。SCADA系统创造了条件。众所周知，在SCADA系统中，PC机主要用作主控或调度中心。最近，国内外许多厂商都推出了基于Windows的SCADA组态软件。这些软件平台可以完成与给排水调度相关的数据采集(提供与各种PLC或其他智能设备的通讯驱动，动态数据交换的DDE功能，OLE技术等。)、数据处理、数据显示和数据记录等。，并具有良好的图形化人机界面，MMI具有趋势分析和控制功能。它为优化给排水调度和节能降耗提供了一个完美的手段。PC机的网络功能为多级调度SCADA系统的建设和参与水厂管理提供了许多意想不到的功能。不断更新SCADA系统中的PC软硬件平台，在SCADA系统的建设成本中所占的比例并不大，但对提高SCADA的功能和可靠性影响很大。加强调度中心建设的投入是划算的。
目前主要问题是国内没有专门为给排水自动化设计的SCADA组态软件，通用组态软件采购价格昂贵。生产标准化、价格适中、功能适用于给排水的SCADA配置。
该软件前景广阔，也是中国给排水自动化系统中国SCADA建设中的重要一环。
2.通信技术
通信技术和设备的选择是建设SCADA系统最精彩的部分。SCADA系统的设计是否合理至关重要。由于各种通信技术的融合，试图通过分类来解释是非常困难和充满漏洞的。这里为了叙述方便，只能牵强附会的归类。
1，网络技术局域网广域网和内部网
我们可以把网络技术作为SCADA通信的一部分。基于TCP/IP的计算机网络互连和扩展技术，如网关、路由器、网桥、中继器和远程访问服务；基于内存的动态数据交换技术:基于开放式数据库的访问技术构成了控制网络和信息。其实这部分应该是SCADA系统上面的管理部分，这里就不描述了。
2.串行互连总线
RS？232、RS？485和USB(通用串行总线)，前两者众所周知，而USB是最近才推出的接口，效率高，即插即用，热切换。
1.2.3、测控总线标准如Bitbus、Profibus、PROWAYC、PHOEBUS、HART、CAN、Dupline、L2、Modbus、SDS、ControlNET、FIP、SERCOS、FF、Lonworks等。上述测控总线标准正在不断渗透到SCA DA系统中，尤其是现场、仪表和智能终端之间的通信得到广泛应用。
1.2.4，无线通讯
如微波、扩频通信、卫星通信、铱星通信、超短波通信、短波通信、GSM、CDMA、双向无线寻呼等。以上无线通信有些是公共数据网的应用，一般来说，应用最广泛的通信是超短波200MHz通信。特别需要指出的是，双向无线寻呼正在发展形成给排水？测压终端、水源井群与城市排水管网SCADA系统之间的通信将发挥非常重要的作用，是一种可靠而廉价的通信手段。
1.2.5，有线通讯
(1) PSDN ISDN和B？ISDN，尤其是b？ISDN综合宽带数据网和fttp项目的增值业务将极大地方便城市给排水SCADA系统中通信功能的建设，如测压点、水源井、污水监测站等。
(2)自建有线网络，一般采用双绞线作为介质。各PLC厂商和通信厂商分别制定了封闭和开放的有线通信系统协议，并有相应的产品，如以色列RAD公司的6DC MODEM、GE fanuc公司的G enius总线、西门子公司的L2等，都为SCADA系统提供了良好的通信手段。广泛应用于净水厂和污水处理厂的SCADA系统中。
1.2.6，载波通信技术
电力载波技术已经争论了很多年。最近有消息称，西门子有相应的运营商通信设备出售。相信这项技术会有更好的前景。应用于净水厂和污水处理厂的SCADA，无需布线即可组成系统。
1.2.7，光纤通信
光纤通信因其高带宽、高抗干扰性而在信息通信中得到广泛应用。也具备在SCADA系统中应用的条件。德国赫斯曼公司HIRSCHMANN生产的OZD485用于灯光？电气485协议转换可适用于Partyline、SINEC、L1、L2、Unitelway、GEbus、Modbus、BitBus、PROFIBUS、PNET、CAN等多种协议。它的多模设备只需要几百马克。可见光纤通信在SCADA中的应用已经达到了实用化的水平。
如何构建一个好的SCADA系统，通信技术的选择非常重要。如今，各种通信技术发展迅速，公共通信技术在市场的发展中逐渐建立了一个可靠而廉价的平台。SCADA系统集成商应该跟上先进的技术，以便提出最佳的通信方案。
1.3，控制技术
本文所指的控制设备是SCADA系统的从设备，或下位机、远程终端RTU和现场测控智能装置，或专用RTU、智能仪表、智能控制器和PLC系统。控制设备，
每个SCADA系统都会有几套，对SCADA系统的可靠性和价格影响最大。近十年来，给排水SCA DA系统建设形成了PC PLC模式、PC单片机模式、全进口PC RTU模式等多种模式。
1.3.1，PC PLC模式
这里只说控制部分，也就是PLC。所有厂家和各种型号的PLC都是一个系列化产品的系统平台，有自己封闭的网络和开放的接口。就控制功能而言，PLC是一种严谨、方便、易安装、易编程、可靠性高的技术产品。它提供了高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易于理解的应用软件平台(用户平台)，非常适合时序逻辑控制和许多复杂的计算。而且规模越大越经济。在给排水SCADA系统中，如自来水净化过程控制、污水处理过程控制、自来水二级泵站多泵系统控制、远程调水中多泵阀控制等，具有无可争辩的优势。PLC的缺点也暴露在给排水的SCADA中，表现在模拟数据采集价格高，人手不够。人机界面价格昂贵，中小型PLC数据无法实现历史事件回忆(SOE)功能，限制了其在给排水SCADA系统中的应用。在SCADA调度系统中，使用PLC作为压力测点终端只监测一个模拟量，浪费资源是难以忍受的，应因地制宜地使用PC PLC来构建SCADA系统。
1.3.2，PC单片机模式
这里只说控制相关的单片机(下位机)。十多年来，单片机构成给排水SCADA系统的下位机一直是主流。从Z80单板机到8031，8098，现在是80C196的主流单片机。各科研单位和公司开发的单片机构成SCADA系统的RTU，目标设计模式从未改变。这样MCU RTU的软件就采取了互相保密的封闭做法(即使在同一个单位内部)。这种封闭不仅造成了维护困难的缺点，而且破坏了单片机的资源，也造成了单片机RTU不便宜的怪现象。据悉，到目前为止，每个单片机器件的价格都是几千元，而一个单片机CPU才几十元。当然，相对于PLC和进口RTU，单片机还是价格最低的。单片机RTU只适用于测压点终端、简单的水源井控和简单的环境数据采集。还需要指出的是，目前国内厂商用单片机做的RTU只支持有线rs？232、RS？485和无线200MHz通信，很少有人考虑其他高效通信协议的接口应用。到目前为止，还没有根据适用于给排水SCADA的系统平台设计的商用单片机RTU产品。？十多年来，RTU单片机的广泛应用为SCADA用户培养了大批应用和维护人员。这些人员是给排水SCADA发展的宝贵资源，是给排水自动化行业的一部分。
1.3.3，PC导入RTU模式
据悉，一台进口RTU完成一个压力测点的数据监测，有的价格高达6万元。这是一个奇怪的现象，我不想多做评论。
1.3.4，混合模式
目前大多数系统的做法是用PLC和RTU组成混合式SCADA下位机。
用于现场测控的智能执行器
SCADA系统中有多种现场监控智能机构。变频调速装置是给排水SCADA中应用最广泛的装置，对提高给排水技术、加强过程可控性和节能降耗起到了很好的作用。现场测控智能还包括压力调节器之类的，应该归类为传感装置。现场测控智能设备一般由SC ADA系统从控。有的直接和上位机通信，组成系统。
作为SCADA系统的关键工作，控制技术至今没有标准化，更谈不上标准化产品。在SCADA系统的具体建设中，主要是由承包商和设计师的水平、好恶和兴趣决定的。此外，技术的不断发展和更新也是标准化和规范化不足的原因之一。标准化和规范化SCADA系统的下位机平台是建设高质量、低成本SCADA系统的关键。
1.4，传感器技术
许多传感器和执行器安装在给排水SCADA系统的生产现场层，完成SCADA系统生产现场的数据采集和控制命令的执行。
传感器可分为智能和非智能两种。非智能完成电量的标准化信号转换和非电理化数据向标准化电量信号的转换。智能传感器除了上述非智能传感器的工作外，还具有上下限报警设定、数据显示、简单数字逻辑控制、PID调节等功能。最新的智能传感器大多具有某种现场总线功能，可以与SCADA的上位机或下位控制单元进行通信，组成SCADA系统。？给排水SCADA中常用的传感器主要有:水位、压力、流量、温度、湿度、浊度、余氯、BOD、COD、电压、电流、功率、电量、cosφ、流量表、接近开关、限位开关、水位开关、继电器等。？几年前，国产传感器普遍过关，给排水SCADA的传感器仍以国外传感器厂商为主。
最近给排水传感器市场推出了大量的国产优质产品。可以说传感器是SCADA国产化中最高最成功的环节。
给排水自动化SCADA市场概述
给排水自动化市场由供需双方组成。供应商主要由从事SCADA系统集成及相关的厂商组成，需求方为供水公司、污水处理厂以及与给排水相关的大型厂矿和政府机构。
需求方市场构成
中国有600多个城市，每个城市都有给排水自动化市场。还有几百个电站，大型合资企业，广大的乡镇，这些都构成了广阔的给排水自动化市场。买方是市场的驱动力，买方购买给排水SCADA系统的驱动力大致如下:
2.1.1，法律原因
(1)供水(自来水):受《水法》限制，必须达标。SCADA系统是实现水质达标的重要手段之一。
(2)排水:国家制定了相关法律，污水必须达标排放，SCADA系统是实现达标排放的重要手段之一。
2.1.2，经济原因
一个系统设计完整、设备选型周密科学、系统集成良好、质量可靠的SCADA系统，可以在减员、节能、降耗、加强管理等方面为排水SCADA需求侧带来良好的经济效益。
2.1.3，企业形象
许多用户考虑公司形象来建立SCADA系统。
2.1.4，投资者要求
目前很多净水厂、污水处理厂、大型厂矿都是外商投资的，SCADA系统在原设计中已经建成，这是投资方要求的。
2.2.供应方市场的构成面对广阔的需求方市场和复杂的买方购买原因，势必造成供应方市场的复杂化。供应商是市场竞争的动力和参与者。供应商的市场势力按设备供应商组成的一级市场和系统集成商组成的二级市场进行分类。
2.2.1，SCADA设备供应一级市场
一级市场包括计算机和外围硬件供应商；计算机和控制器软件设备供应商；通信设备供应商；控制设备供应商(PLC等。);传感器和执行器的供应商；电缆和机柜供应商；电子设备供应商；电力供应商等。
2.2.2.由系统集成商(自动化工程承包商)组成的二级市场
(1)国外SCADA系统专业代理集成；
(2)从事系统互联的系统集成；
(3)科研机构自行开发软硬件装置的工程承包商；
(4)需方承包的SCADA系统集成；
(5)分包商。
在系统集成商中，有很多有实力的发展中的公司，也有很多如鱼得水的单位。这些集成商搭建的自动化系统差别很大，这里就不做评论了。
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