案例研究:将SCADA演进为能源管理

在纽约州门罗县的发展过程中，水一直扮演着重要的角色。该县毗邻安大略湖，并拥有罗切斯特市，其港口可以追溯到18世纪。19世纪早期，伊利运河穿过罗切斯特市中心，随着纽约中央铁路和其他铁路与运河平行安装，门罗县继续繁荣。

今天，门罗县的水资源由门罗县纯水保护，包括相关的收集系统和两个污水设施。Monroe County Pure Waters管理着50个泵站，12个监测点和30个收集雨水的深隧道站点。Frank E. VanLare工厂正在进行一项为期三年的项目，以更换60个机械曝气器，取而代之的是扩散空气，因为西北象限工厂继续使用机械曝气。这两家工厂在将污泥运往垃圾填埋场之前都使用离心机和浓缩剂。

监控和数据采集(SCADA)系统是门罗县纯净水公司收集和处理业务的核心。该系统已从最初的任务发展起来，并随着这些行动的需要而继续发展。

门罗县纯水SCADA系统演变

像许多其他公用事业一样，门罗县的可编程逻辑控制器(plc)的首次经验导致了多个平台的安装。它的第一台PLC是1984年安装的Square D SY/MAX。随着时间的推移，门罗县意识到单一可编程自动化控制器(PAC)平台的好处。除了提供单一的软件体系结构外，拥有单一的PAC平台可以为未来带来统一的网络战略。因此，在20世纪90年代中期，门罗县开始将其现有的所有plc迁移到施耐德电气的Modicon Quantum PAC，其中包括Frank E. VanLare的20台plc，西北象限的3台plc，深隧道站点的10台plc和泵站的18台plc。

“我们决定采用Modicon Quantum PAC，因为SY/MAX (PLC)中的梯形逻辑程序可以很容易地转移到编程软件中，这将使我们的生活变得更容易，”VSG环境公司的Curt McEntee说，该公司是该县选择的控制系统集成商Zeller的一个部门。

现有的SCADA系统是基于大型机的系统，由于对2000年(Y2K)的推测，被怀疑存在一些问题。门罗县不能冒险盲目实施新的SCADA系统;因此，它采用了两步方法:

在第一步中，该县采访了不同的SCADA提供商，了解他们对千年虫问题的准备情况和支持他们系统的能力。施耐德电气的Vijeo Citect SCADA系统能够确保县毫不犹豫地做好千年性准备。

该县对Vijeo Citect SCADA印象深刻，但在完全投入解决方案之前，它希望看到它在小规模系统上的表现。因此，门罗县纯水公司决定在当时管理的垃圾填埋场安装解决方案。“填埋系统是Vijeo Citect SCADA的完美测试平台。它由一个中心位置和三个偏远的泵站组成。这些泵站是基于plc的，并通过无线网络进行通信。”“从控制和自动化的角度来看，这是全县收集系统的一个小规模模型。”

在SCADA系统试点完成后，该县的收集和工厂运营路径已经确定，当时这两个系统是分开的。Vijeo Citect SCADA于1998年安装在收集系统上，1999年安装在处理厂上。这个新的SCADA系统提供了一个公共数据库，可以将两个组合并到一个位置。

在SCADA系统升级的同时，PLC系统也在进行改造。当最初的plc在20世纪80年代和90年代安装时，使用了各种系统和制造商，其中许多被设置为独立的过程。

McEntee说:“系统升级的最初目的是解决千年虫问题。”“然而，在实施过程中，所有人都清楚地意识到，我们可以将这些系统联网在一起，并从中获得巨大的好处。这导致了功能性岛屿的消失。从那以后，我们再也没有回头。”

最终，SY/MAX PLC达到了其生命的尽头，施耐德电气在收购Modicon时扩大了其PLC产品。因此，该县开始用更先进的Modicon量子pac取代SY/MAX plc，这仍然是一个正在进行的项目。

今天，门罗县的自动化系统由各种各样的plc组成。Vijeo Citect SCADA软件系统目前运行在12个共享I/O服务器上，还支持大约6个独立的隔离站点。拥有10个专用显示客户端和30个内部网客户端，Monroe County Pure Waters正在实施Vijeo history软件，这是一种全厂范围的工具，用于收集、存储和传递来自SCADA系统和其他数据库的报告数据。门罗县也正在将所有设备升级到以太网。目前，无线电和租用线路是基于modbus的，光纤是基于以太网的。

新的SCADA系统能够增强处理和收集团队的操作。因此，Monroe County Pure Waters能够确定主要工厂有足够的容量，收集系统能够快速响应不断变化的条件。通过这种能见度，该县能够关闭一些小的偏远工厂(每个工厂每天100万加仑)，并将它们转换为泵站。这样就消除了几条通向杰内西河的小溪排放点。

SCADA为电力监控系统赋能

门罗县在其SCADA和自动化系统上的投资为门罗县纯净水收集和处理系统的控制和操作提供了许多好处。有了这样的成功，该县还决定将电力数据添加到系统中。

门罗县纯水公司现在使用施耐德电气的PowerLogic系统来监控其电力使用情况。SCADA界面会显示采集到的数据。Monroe County Pure Waters然后将能耗与工艺参数进行比较，以给出工艺效率的指示。这些系统现在在门罗县的设施中广泛使用。

当前状态

今天，最初设计用于废水公用事业的SCADA软件从一个不符合y2k标准的大型机系统已经变得更加复杂。SCADA仍然监测和控制废水设施。然而，它也与两个处理厂的电力监测系统以及24个收集和隧道站点的组合联系在一起。未来计划要求将SCADA系统和电力监测扩展到门罗县环境服务部管理的每个纯水设施。

所有这些数据都被映射到SCADA系统中，并且正在实施Vijeo history软件，以增强所有这些互连设施的数据趋势和分析。门罗县正在努力实现这一天，届时它将能够在整个纯水网络中绘制和跟踪所有电力用户，并有能力识别整个系统的节能情况。

- Grant Van Hemert, PE，废水应用专家，以及Dick McDonnell，业务开发人员，施耐德电气水和废水能力中心。由CFE Media副内容经理乔丹·m·舒尔茨编辑，控制工程，jschultz@cfemedia.com

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