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远程控制技术在再生水厂自控系统运行管理中的应用研究
更新时间:2017-02-01 来源:《商品与质量》 作者:何伟

为满足城市的用水需求,一般再生水厂均坐落在不同方位的郊区地带,通过供水管网进行连接。然而再生水的生产工艺复杂、设备种类繁多,为能达到高效生产,再生水厂均采用国际先进的分散集中控制系统控制其生产工艺,这样既减少人力投资又提高生产工艺准确性和可靠性。与此同时再生水厂对集成化自控系统的依赖程度也显而易见。

对于再生水厂的自控系统的运行管理需要熟悉厂区工艺生产工艺,了解实时生产情况,具备经验丰富专业技术电气自控工程师在满足供水需求的条件下,快速完成厂区自控系统维护和故障排查工作。况且再生水厂坐落位置分布在市区的各个方向,一旦出现异常状况运行人员无法妥善处理,从联络自控工程师到赶赴现场查找故障至少需2h。有时故障问题较为简单,花在路上的时间远比处理故障的时间要长;有时故障较为严重,运行人员还需要先将设备切换至手动模式,再联系维修厂商进行维修,需数小时/数天甚至更长时间。然而再生水厂需要24h连续对外供水,如果自控系统故障未能得到及时处理导致被迫停止生产,则严重影响了再生水供水,产生较大的社会影响。因此,建立一种高效快捷的自控系统运行管理模式势在必行。

本文针对如何提高再生水厂自控系统稳定运行,定期维护自控系统并在白控系统发生故障情况第一时间进行专业性故障处理的实际情况,研究了在公共网络资源下如何保证工业网络的安全性和可靠性并提出了远程协助的运行管理模式,从而保证了再生水厂安全高效地生产运行。

1、远程控制技术

随着网络技术的飞速发展,远程控制技术已经广泛应用于各领域,从银行、军事、机要部门等特殊领域到电信、商业、工矿企业、道路交通、医疗卫生等一般行业,其卓越的功能日益受到各个应用行业的重视和青睐,给人们的工作提供了极大的便利。

远程控制技术,是指一台计算机通过互联网、局域网、电话线等手段,以某种方式连接到另外一台计算机,同时可以在本机上对另外的计算机进行操控的技术。远程控制一般支持下面的这些网络方式:LAN、WAN、拨号方式、互联网方式。此外,有的远程控制软件还支持通过串口、并口、红外端口来对远程机进行控制。传统的远程控制软件一般使用NETBEUL、NETBlOS、IPX/SPX、TCP/IP等协议来实现远程控制,不过,随着网络技术的发展,目前很多远程控制软件提供通过web页面以Java技术来控制远程电脑,这样可以实现不同操作系统下的远程控制。

再生水厂需要保证供水连续性和稳定性来满足广大用水用户的使用需求,所以再生水厂运行管理尤为重要,而再生水厂自动化程度高、对自控系统管理也是再生水厂运行管理的重中之重。因此笔者为了提高再生水厂自控系统运行稳定性和遇故障后处理的及时性,利用远程控制技术研究其在再生水厂自控系统中的应用,将远程控制技术用到再生水厂的运行管理中实现再生水厂自控系统安全平稳运行。

2、再生水厂远程控制系统构建和应用

2.1再生水厂自控系统

再生水厂工业以太网基本采用三层网络构架模式:环形以太网EtherNeT/IP、控制网ControlNeT、设备网DeviceNet为总体网络构架。还包括电量仪表的Modbus网络。如图1所示。

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图1是某个再生水厂的网络架构图,从图中可以看出再生水厂的网络架构组成清晰合理,再生水厂对自控系统的依赖程度较高,需要维护保养的专业性较强。只有保证自控系统高效平稳运行,才能保证再生水厂安全高效生产。

2.2远程控制网络构建及防护

将连接工业以太网的上位机安装无线网卡从而可以连接Intemet网络。当自控系统发生故障,电气自控工程师可以及时利用专用计算机连接Intemet网络,通过远程协助控制软件,进行远程查看并查找故障原因,从而在短时间内恢复自控系统正常运行。

由于远程控制操作需要连接Intemet网来实现的,难免会受到网络病毒的侵扰。而且远程控制和木马在功能上非常相似,都是用一个客户端通过网络来操纵服务端,都可以进行远程屏幕监控,都可以进行远程资源管理。但木马病毒携带恶意功能的远程控制软件,其具有破坏性和隐蔽性。

为了避免不法分子的恶意窥探信息和运行数据的流失,再生水厂采用了VPN防火墙硬件防护措施,VPN(虚拟专用网络)是在公用网络上建立专用网络,进行加密通讯,在企业网络中有广泛应用。VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问。电气自控工程师利用电子钥匙(USBKEY)通过Intemet网络加密连接到厂区内VPN防火墙,再通过WIFI网络或上位机安装双网卡的形式连接到上位机。经长时间使用研究,通过对比和分析WIFI网络连接方式优于双网卡的连接形式,因为大多数上位机都为台式机,WIFI网络需要无线网卡,无线网卡采用USB即插即用的形式,在使用时安装不使用时及时断开保证上位机不长时间访问Intemet网络,避免造成信息和运行数据的流失危害到工业以太网的正常运行,图2为远程控制示意图。

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其中,需要强调的是专用计算机是电气自控工程师专用连接上位机的设备,需要电脑定期进行病毒库升级、系统维护确保专用计算机内不存在威胁厂区环形以太网的病毒、木马程序及恶意插件。

3、远程控制流程

电气自控工程师在确认专用计算机和上位机网络连接完成后,可通过第三方远程协助软件进行操控上位机进行自控系统维护和故障排除。具体操作流程如下:

当再生水厂自控系统发生故障,运行人员无法及时排除,联系电气自控工程师。选择“远程协助”功能。

点击“远程协助”功能后,等待对方回应,当对方回应后,此时上位机处于远程控制状态。

管理人员可通过完成协助随时了解掌握工艺生产情况,随时查阅实时运行数据、运行趋势、设备运行状态及参数等。

电气自控工程师根据工作任务安排定期维护自控系统,同时可查看再生水厂工业以太网的网络状态、实时PLC运行状态,检查自控网路的使用情况排除存在安全隐患。

在自控系统突发故障时能第一时间了解现场情况,根据故障状态可查看PLC实时的程序运行状态、并可第一时间调阅实时PLC故障信息,确定故障原因,排除故障恢复正常生产运行。

4总结

通过使用远程控制技术,再生水厂对自控系统实现了“一体化、集成化”管理。电气工程师可以在任何有Intemet网络的地方运用专用计算机经身份验证后方可进入再生水厂的自控系统,克服了因地域差异而造成的操作不便;自控系统出现异常后,专业技术人员可在第一时间详细了解现场情况,从而高效快捷的进行故障排除,让网络的效率得到更大的发挥。处理故障时间从几个小时减少到短短的几分钟,还缩短了出现问题等待的时问,大大提高了工作效率,为再生水厂的连续性生产提供了保障。

与此同时,再生水厂管理人员可以根据工作需要随时调取各个再生水的的运行数据,全面及时掌握运行状况,确保优质供水。另外,电气自控工程师通过远程控制软件查找问题和处理故障时,运行人员可可以清楚地看到主控端的每一步操作,再配合同步讲解,为运行人员提供了学习并积累了经验。

版权、出处:《商品与质量》

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