基于Wonderware平台的青草沙水库自动化系统

文/钱铃芬 张咏乐

1 前言

青草沙水库（以下简称水库）作为我国最大的河口江心型水库，是上海重要的水源地之一。环库大堤一圈为48.41公里，占地面积达66.26平方公里。设置了取水泵闸、下游水闸、输水泵站、输水闸井和总控中心5个站点。地域广而维护人员精简的情况下，要求实现自动化、少人化值守的生产模式，因而引入在工业程控领域已成熟化的Wonderware 平台作为实现手段。

图1：水库自动化系统架构

2 Wonderware平台简介

Wonderware专业自动化软件，用来实现工业生产过程监控系统的可视化、操作和管理功能。该平台由3部分组成，由底层至上层分别是：设备集成服务器、Wonderware系统平台、Wonderware客户端。

底层部分：设备集成服务器。通过安装驱动服务读取现场控制器数据。将读到的数据通过内部通信方式提供给Wonderware应用服务器进行下一步的平台开发。

中间部分：Wonderware系统平台。此部分是整个平台的核心，用于开发、发布和存储。Wonderware应用服务器用于建模，配置和发布平台内容。Wonderware数据库服务器存储数据。Wonderware信息服务器用于Web发布门户。

上层部分：Wonderware客户端。包含3个不同功能的客户端分别是：负责界面展示的Window Viewer，历史数据分析工具Active Factory和主管网上浏览功能的Information Server CAL。

3 青草沙水库自动化系统

3.1 水库自动化系统架构

水库自动化系统分5个站点，分别是：取水泵闸、下游水闸、输水闸井、输水泵站和总控中心，其中，总控中心为其他4个分站点的数据汇总和对外传输站。

水库的生产数据大部分都通过PLC上传。经过技术、生产要求和经济的多方考虑，在每个分站点配备了2台DAServer服务器读取现场控制器信号，1台工业数据库服务器存储数据，1台操作员站显示站点监控界面并实现对现场设备的远程操作。此外，鉴于下游水闸上传的数据量较少，从更经济的角度出发，该分站点未配备独立的工业数据库服务器，而是将该分站点的数据直接存储到总控中心。总控中心站配备了GR服务器，使用IDE软件开发、管理、发布整个平台，包括对监控界面的开发管理。

3.2 水库自动化系统的特点

水库作为原水供应者，承担了上海大部分人口的生活用水，水源的安全稳定不言而喻。我们需要实时监测大量的水质、闸门和泵组数据，每天产生大量的生产数据，如何保证这些数据的稳定传输和安全存储是设计这个系统时重点考虑的问题。

在设备集成服务器部分，我们做了冗余设计。利用2台DAServer服务器同时读取现场控制器信号，并通过跳线将这2台服务器连接，最后，在IDE软件中建模，搭建主备DAServer服务器配置，使得当任意一台服务器出现故障时，另一台热备用服务器将自动上线，对数据的影响保持在1分钟之内，可忽略不计。另外，考虑到若其中一台DAServer服务器故障后，热备机自动上线，如果维护人员未能及时处理故障服务器，当热备机也故障时则无DAServer服务器可使用。因此，通过代码将故障的DAServer服务器状态值写入数据库表中，利用水库短信报警平台读取该表，发送故障报警短信，提醒维护人员处理。

此外，水库生产数据不仅要提供给水库人员，还要实时上传到上级公司。基于安全，上传至上级公司的数据使用的是一套只限内部流通的标准码。通过总控中心的System Management Console（简称SMC）软件，在IDAS项目下配置标准码。值得一提的是，Wonderware的SMC软件内部就提供了IDAS下的节点冗余。在节点属性中，配置I/O Server和Alt. Server的IP地址达成冗余。其中，I/O Server和Alt. Server的IP分别是两台DAServer服务器的IP地址。这样就做到了从底层数据读取到上层数据对外通信的双层冗余保证。最后，为总控中心配备了2台互为冗余的工业数据库服务器，加固了数据存储安全。

4 结语

基于Wonderware平台的青草沙水库自动化系统，通过物理冗余和Wonderware软件内部冗余方式，不仅为维护人员提供了一个安全、便捷的开发、维护环境，而且达到了水库自动化、少人化值守的目标。

参考文献

[1]吕晓颖,石桂名,赵树源.基于Wonderware系统平台的矿井监测系统的设计与实现[D].大连:大连科技学院,2015.

[2]但斌斌,马乾,时宝祥,谈莹青.基于InTouch的监控系统的开发与应用[D].武汉:武汉科技大学,2009.