位(wei)於(yu)北(bei)京(jing)西(xi)北(bei)郊(jiao)的(de)屯(tun)佃(dian)泵(beng)站(zhan)監(jian)控(kong)機(ji)房(fang)內(nei)，合(he)肥(fei)三(san)立(li)自(zi)動(dong)化(hua)工(gong)程(cheng)公(gong)司(si)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)汪(wang)皓(hao)一(yi)邊(bian)眺(tiao)望(wang)著(zhe)窗(chuang)外(wai)那(na)條(tiao)奔(ben)流(liu)向(xiang)前(qian)的(de)京(jing)密(mi)引(yin)水(shui)渠(qu)，一(yi)邊(bian)不(bu)時(shi)關(guan)注(zhu)著(zhe)一(yi)旁(pang)調(tiao)試(shi)控(kong)製(zhi)櫃(gui)通(tong)訊(xun)的(de)同(tong)事(shi)。合(he)肥(fei)三(san)立(li)是(shi)國(guo)內(nei)水(shui)利(li)領(ling)域(yu)最(zui)大(da)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)集(ji)成(cheng)商(shang)之(zhi)一(yi)。
屯電泵站是北京密雲水庫調蓄工程9級提升泵站的第1zhan，yeshiwoguonanshuibeitiaozhongxianpeitaogongchengdeyibufen。erzaiyijingtongshuidenanshuibeitiaozhongxianganqugongchengzhong，wanghaosuozaidehefeisanlitongyangyeshizuizhuyaodezhazhanjiankongxitongdianqijichengshangzhiyi。
在這樣一個事關近1億人口的國家級重大水利工程中，平穩、精jing確que和he可ke靠kao，以yi及ji快kuai速su響xiang應ying是shi監jian控kong係xi統tong的de首shou要yao要yao求qiu。如ru何he選xuan擇ze一yi套tao優you秀xiu的de自zi動dong化hua控kong製zhi解jie決jue方fang案an，如ru何he找zhao到dao一yi家jia值zhi得de信xin賴lai的de自zi動dong化hua設she備bei供gong應ying商shang，是shi合he肥fei三san立li上shang上shang下xia下xia乃nai至zhi工gong程cheng建jian設she管guan理li方fang關guan注zhu的de焦jiao點dian——西門子很快進入了他們的視野。
密雲水庫調蓄工程完成後，來自湖北丹江口的富餘南水將經由京密引水渠，反向輸水至密雲水庫儲存。
圖為京密引水渠。
平穩而精確的自動化
南(nan)水(shui)北(bei)調(tiao)中(zhong)線(xian)的(de)幹(gan)渠(qu)工(gong)程(cheng)以(yi)明(ming)渠(qu)為(wei)主(zhu)，利(li)用(yong)南(nan)北(bei)水(shui)位(wei)落(luo)差(cha)實(shi)現(xian)自(zi)流(liu)。它(ta)南(nan)起(qi)湖(hu)北(bei)與(yu)河(he)南(nan)交(jiao)界(jie)處(chu)的(de)湖(hu)北(bei)丹(dan)江(jiang)口(kou)水(shui)庫(ku)，一(yi)路(lu)往(wang)北(bei)，直(zhi)達(da)北(bei)京(jing)的(de)團(tuan)城(cheng)湖(hu)和(he)天(tian)津(jin)外(wai)環(huan)河(he)，全(quan)長(chang)1432千米。
作為一項跨流域、長距離的特大型調水工程，它擔負著為北京、天津、石家莊、鄭州等19座大中城市及100多個縣市供水的重大任務。
幹渠工程除了要保證正常輸水，還要考慮到工程安全、水質安全、防洪預警、運營管理等問題。因此，它具有自動化控製係統要求高、實時性強、係統龐雜等特點，需要對沿線的眾多節製閘、工作閘、退水閘、分水閘等實現實時自動閉環控製。
根(gen)據(ju)丹(dan)江(jiang)口(kou)水(shui)庫(ku)供(gong)水(shui)的(de)情(qing)況(kuang)和(he)沿(yan)途(tu)需(xu)水(shui)申(shen)請(qing)，水(shui)量(liang)調(tiao)度(du)係(xi)統(tong)確(que)定(ding)實(shi)時(shi)調(tiao)度(du)方(fang)案(an)。閘(zha)站(zhan)聯(lian)合(he)控(kong)製(zhi)模(mo)型(xing)根(gen)據(ju)調(tiao)度(du)方(fang)案(an)和(he)當(dang)前(qian)渠(qu)道(dao)供(gong)水(shui)狀(zhuang)況(kuang)，給(gei)出(chu)各(ge)個(ge)閘(zha)門(men)的(de)開(kai)度(du)控(kong)製(zhi)指(zhi)令(ling)。閘(zha)站(zhan)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)將(jiang)這(zhe)些(xie)指(zhi)令(ling)自(zi)動(dong)下(xia)達(da)到(dao)相(xiang)應(ying)的(de)閘(zha)孔(kong)，控(kong)製(zhi)閘(zha)門(men)啟(qi)閉(bi)。指(zhi)令(ling)執(zhi)行(xing)後(hou)的(de)渠(qu)道(dao)輸(shu)水(shui)狀(zhuang)態(tai)也(ye)將(jiang)反(fan)饋(kui)給(gei)閘(zha)站(zhan)聯(lian)合(he)控(kong)製(zhi)模(mo)型(xing)，提(ti)出(chu)新(xin)的(de)修(xiu)正(zheng)指(zhi)令(ling)，直(zhi)至(zhi)平(ping)衡(heng)實(shi)現(xian)調(tiao)度(du)指(zhi)標(biao)，構(gou)成(cheng)閉(bi)環(huan)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)。
合肥三立攜手西門子為幹渠工程的刁河至穿黃南段實施了自動化監控係統，占幹渠全長約1/3。其中，82套西門子SIMATIC S7-400 控製櫃（含降壓站遠程1/0），對82個現地閘站實現精確的自動化控製，以保持水流平穩。
“這zhe樣yang大da規gui模mo的de調tiao水shui項xiang目mu對dui控kong製zhi的de精jing度du要yao求qiu非fei常chang高gao。比bi如ru常chang見jian的de液ye壓ya閘zha門men提ti升sheng精jing度du在zai設she計ji上shang要yao求qiu達da到dao毫hao米mi級ji，才cai能neng做zuo到dao閘zha前qian的de設she計ji水shui位wei控kong製zhi。而er西xi門men子zi設she備bei能neng夠gou很hen好hao地di達da到dao這zhe樣yang的de技ji術shu要yao求qiu，幫bang助zhu實shi現xian自zi動dong化hua係xi統tong的de可ke靠kao、穩定。”汪皓表示。
這些控製櫃中，有34套幹渠主道閘站的冗餘係統采用CPU412-5H，其餘48套幹渠支道閘站非冗餘係統采用CPU412-2，同時西門子還提供了216套分布式遠程I/O模塊。
通過現地監測、控製等自動化設施建設，實現對監控閘站的引退水信息和運行狀態的遠程監測和控製，SIMATIC S7-400控製係統指引著南水北遊。冗餘的配置、可靠的產品，以及優質的服務讓南水北遊之路變得更加智能、安全、順暢。
除了控製設備之外，西門子還為幹渠的石家莊至北京段提供了12套大口徑電磁流量計，口徑從DN800到DN1600，為進京水量提供了安全穩定的測量。
西門子控製設備對水泵進行自動化控製，幫助將南水加壓提升。圖為密雲水庫調蓄項目屯佃泵站。
快速可靠的數據傳輸
南水到達北京團成湖，在滿足北京的用水需求後，如果還存在富餘，將經由京密引水渠反向輸水103公裏至密雲水庫存儲。
由於密雲水庫地勢較高，富餘的南水得經過9級泵站加壓，“爬高”高站加米，才能喝進密雲水庫的“肚子”裏。
相對於幹渠上的閘站控製，正在建設中的密雲水庫調蓄項目的泵站監控更為複雜。它要實現對水泵、閥門、閘門、清汙機等相關設備的現地電動控製和遠程自動控製，同時要快速可靠地采集水位、流量、壓力、機電設備的運行狀態、閘門啟閉狀態、電流、電壓、溫度、各類保護信息和告警信息等等，並對主要電氣參量進行監測。
“此外，還要對輸水過程中重要控製點的水質信息進行快速采集和實時傳輸，以及對滲壓、土壓、測縫、地下水位進行工程安全監測，頻次高、數據量大。”汪皓說。
“因此，我們采用了約60套西門子過程控製係統SIMATIC PCS 7 AS410，同時在通訊方麵集成了Profibus總線和Profinet以太網接口，尤其適於這類有眾多過程變量監控要求的環境，而且性能方麵完全滿足甚至超出工程需求。”合肥三立項目總監蔣厚祥表示。
SIMATIC PCS 7 AS410控製設備不僅穩定可靠，而且響應速度快，完全能夠做到狀態點采集周期小於1秒，采集數據到遠程數據庫的時間小於2秒，而且可靠性高。CPU模塊平均無故障間隔時間大於10萬小時，投運後係統可利用率大於99.9%。
在閘泵站這類關鍵設施的監控係統中，冗餘是一大挑戰，也是保護設備和可靠傳輸數據的根本保障之一。SIMATIC PCS 7 AS410便具有雙機熱備及冗餘現場總線結構，即機架、電源模塊、CPU模塊、同(tong)步(bu)模(mo)塊(kuai)等(deng)采(cai)用(yong)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong)的(de)配(pei)置(zhi)，網(wang)絡(luo)通(tong)訊(xun)同(tong)樣(yang)采(cai)用(yong)冗(rong)餘(yu)配(pei)置(zhi)。這(zhe)樣(yang)即(ji)便(bian)其(qi)中(zhong)一(yi)段(duan)網(wang)絡(luo)故(gu)障(zhang)終(zhong)止(zhi)工(gong)作(zuo)，也(ye)會(hui)有(you)另(ling)一(yi)段(duan)網(wang)絡(luo)被(bei)激(ji)活(huo)使(shi)通(tong)訊(xun)功(gong)能(neng)暢(chang)通(tong)。
在(zai)自(zi)動(dong)化(hua)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)中(zhong)，發(fa)生(sheng)數(shu)據(ju)通(tong)訊(xun)故(gu)障(zhang)的(de)原(yuan)因(yin)往(wang)往(wang)在(zai)於(yu)來(lai)自(zi)多(duo)個(ge)供(gong)應(ying)商(shang)的(de)不(bu)同(tong)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)品(pin)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)訊(xun)問(wen)題(ti)，或(huo)是(shi)新(xin)建(jian)泵(beng)站(zhan)與(yu)原(yuan)有(you)閘(zha)站(zhan)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)集(ji)成(cheng)問(wen)題(ti)。
“我們要在很短的時間內解決新建的泵站與原有的閘站監控設備、儀表之間的集成和通訊，係統兼容性要好。”汪皓認為這也是實現快速可靠的數據傳輸中的一項挑戰。
SIMATIC PCS 7 AS410控製器向上通過冗餘的Modbus -TCP和工業交換機連接，進而實現第三方工控機數據監控和記錄的功能。另一方麵現場采集的閘門開度儀、電動執行器以及其他基於各種通訊方式的儀器儀表設備的狀態信息通過RS485 Modbus上傳到分布式I/O從站，並通過冗餘的Profibus-DP協議傳輸給控製器。
西xi門men子zi設she備bei之zhi所suo以yi具ju有you較jiao強qiang的de兼jian容rong性xing，源yuan於yu提ti供gong的de支zhi持chi第di三san方fang通tong訊xun的de功gong能neng庫ku，使shi得de控kong製zhi器qi能neng無wu縫feng接jie入ru第di三san方fang設she備bei的de網wang絡luo，兼jian容rong的de網wang絡luo才cai能neng保bao證zheng兼jian容rong的de係xi統tong。
除了密雲水庫調蓄項目之外，西門子也與合肥三立一起參與了北京、河北的多個南水北調中線配套工程。比如北京水源十廠的自動化項目也采用了14套西門子SIMATIC PCS 7 AS410控製設備。
在屯佃泵站，工程師們在討論西門子設備的調試問題。
中國南澇北旱，曆時50duoniandenanshuibeitiaogongchengbujinshiyigehaodadeshijiexingshuiligongcheng，gengjianzhenglewoguojingjishehuidecangsangjubian。wanyanshuimai，mianyanqianli，zhengxuyaoxianjinerkekaodezidonghuakongzhixitongbaojiahuhang。zaizheli，ximenzizhengdaxianshenshou。
