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水资源管理的新自由

发布时间:2015-10-12 15:10   类型:解决方案   人浏览

■饮用水及污水管理系统必须时刻确保净水供应和污水处理的安全性。要做到这一点,就需要具备可靠灵活的远动控制解决方案。在与汉堡水务局(HAMBURG Water Authority)联合试点项目的框架下,WAGO开发出一种新型远动控制网关(WTG),以作为现场层与控制层之间的开放接口。测试成功后,汉堡水务局如今在汉堡市区应用了两个这样的网关以及19个WAGO远动子站,且这种应用还将更加普及。作为协调性机构,汉堡水务局联合汉堡自来水公司(Hamburg Waterworks)和汉堡城市污水公共工程部(HamburgCity Sewage Public Works),成为了德国最大的市属供水及污水处理部门。其主要任务是负责汉堡及其周边地区的饮用水供应及污水处理。废水从住宅区管道流入一系列地下水道,这就形成了城市的下水道网络。下水管道占地面积达300 km2,总长度超过5800 km,收集来自大约两百万个家庭、企业、工厂及28个周边乡镇的污水。这就需要所有技术系统能够持续运行,从而给远动控制技术的安全性和可靠性带来了巨大的挑战。

■试点项目的诞生该试点项目的诞生,源于汉堡水务局计划改造一部分控制下水道网络的远动子站。于是,汉堡水务局开始寻找恰好能够通过拨号连接将子站连接到控制系统的解决方案,在这个过程中,水务局负责电力测量控制系统技术的项目经理Claus-Ulrich Axt与WAGO取得了联系,从而开始了这一试点项目。“我的目的是,找到一个能够使我们通过标准远动协议进行通信的解决方案。最终目标是使汉堡水务局摆脱对单一制造商技术的依赖。WAGO接受了这一挑战,并乐于同我们合作,”Axt解释道。起初的情况是:汉堡水务局采用一个控制系统对下水道设备进行监控。该系统主要控制泵站和支持远动控制的闸门,其中闸门用来调节上游下水道与地下20米左右深的废水收集网络之间的流量。部分与远动子站的连接是使用拨号连接通过专有的远动协议来实现的,而使用这种接口则无法再加入控制技术领域其它企业的远动控制组件。

■从理论到实践首先,汉堡水务局与WAGO一起为WAGO远动控制网关制定了必要的规范,就必要的、可选的及未来可实现的功能进行划分。之后,汉堡水务局将第一个WTG应用到汉堡的两个服务站点之一。在接下来的数周,工程师们对这个网关进行了大量测试,包括Wireshark电报记录和分析、时间同步和时间戳、使用IEC测试工具如WinPP等。此外,还针对控制系统对接口进行了调整。在完成运营准备后,这种新技术便参与了当时汉堡市镇Neu Wulmstorf改造泵站内远动控制技术的竞标。自2008年以来,汉堡水务局一直负责着Neu Wulmstorf的污水集中处理工作。同时,在该项目中,两个WTG以冗余模式运行。这种冗余设计可以确保更高的可靠性,因为汉堡水务局希望在废水处理的过程中避免环境污染,而这就要求系统能够持续运行。通过TCP/IP连接可以将网关连接到控制系统。此外,汉堡水务局还依据IEC60870-5-101标准将19个WAGO远动控制器(750-880/025-001)作为子站连接至控制系统:其中14个通过模拟量拨号连接,4个通过GSM,另外一个则是基于ADSL(现有控制技术拥有一个冗余的前端计算机系统,可直接使用IEC-104协议)。“在项目进行的过程中,存在一些必须克服的技术难题,包括IEC所要求的互操作性、与控制技术制造商相协调的冗余状态、时间同步、控制系统中数据的正确存档以及无故障的系统配置。如今,WTG满足了我们在项目之初提出的所有要求,并在下水道网络实际运行过程中得到了检验,”Axt强调道。在项目实施过程中,汉堡水务局得到了ME-Automation projects公司的协助,该公司位于德国Fuldabrück,负责WTG、远动控制器以及相关通信技术的供货、安装、参数设置、编程和调试。


通过基于Web的管理(WBM),用户能够添加组件并进行系统调节。

■创新的综合性解决方案WTG是高度模块化且独立于现场总线的WAGO-I/OSYSTEM的一部分,包含一个带有WAGO远动控制软件的I/OIPC-C10,可将最多64个远动子站连接至控制层。该解决方案的独特之处在于,WTG将传统的可编程控制器与标准的远动协议及自身的配置工具相结合,无需费力编程即可生成IEC信息。因此,用户能够建立与控制系统的标准化连接,无需特殊软件就能独立地进行参数设置。基于Web的管理(WBM)使用户能在许可协议范围内自主添加组件并进行系统调节。这就简化了子站的集成工作,并节省了需向外部服务商支付的不必要的维护费用。网关内最多可有12个RS-232 I/O模块串联至现场层。通过标准布线、拨号连接或透明的TCP/IP连接(DSL、GPRS路由器或TETRA无线调制解调器)可以实现与现场层的连接,而通过ETHERNET或GPRS可以实现与控制层的连接。使用拨号连接将子站连接到网关能够确保高度可靠的数据传输。因为它比无线传输具有更高的连接安全性,这在废水处理等关键应用中是一个重要的考量因素。

■高瞻远瞩的远动控制解决方案试点项目取得成功后,汉堡水务局计划采用基于WAGO远动控制器和远动控制网关的解决方案来改造许多使用拨号连接的子站。事实上,该水务局近期已另外安装了两个WTG,并订购了大约60个控制器。控制器将通过IEC 60870-5-104协议与WTG连接。“这证明了WTG的另一大优势:其设计初衷是为了支持拨号连接的子站和IEC 60870-5-101协议,然而它在现场层还可以支持IEC 60870-5-104协议。这给我们带来了更大的灵活性。总体看来,我们正在减轻对单一制造商控制技术的依赖,为以后的磋商留有回旋余地。我也同样实现了自己的主要目标:以经济有效的方式将汉堡水务局的控制和远动控制技术改造得更加灵活化、更加适于可持续发展,”Axt高兴地说道。

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