應用背景
我國水資源不足，水污染嚴重。我國水資源總量為2。81億立方米，在世界上位居第6位，但由于人口多，水均資源占有量僅列世界第88位，為世界人均占有量的1/4。中國水資源還存在時空分布不均的問題，廣大北方和沿海地區水資源嚴重不足。
中國不僅是一個水資源極其缺乏的國家，還是一個用水非常浪費的國家。據統計，2005年各地區萬元工業增加值用水指標全國平均為169立方米/萬元，約為世界平均水平的4倍；中國的水污染狀況日益嚴重，Ⅰ類——Ⅲ類水所占比例不足50%，隨著城市化進程的加快，中國的水資源危機愈發嚴峻。
未來中國供水和污水市場的需求巨大。污水處理方面，根據國家環保總局的規劃，全國同期需要建設污水廠677座，將有3000億元左右資金投向污水處理設施建設領域。國有產權改革和水務市場化、產業化發展帶來的合資、并購發展機會。中國現有供水企業區域經營分散特性，將為各類水務投資公司的購并發展帶來巨大的潛在市場機遇。此外，水價形成機制的合理化和改革，水務項目運營的改善、管理水平的提升和人力資源的合理配置，通過應用新技術、新工藝與設備的運營的優化降低運營成本，都將給專業化的投資運營商帶來較大的投資收益和管理收益。
黑龍江昊華化工有限責任公司位于齊齊哈爾市南郊。齊齊哈爾市的水利資源特點是地下水資源豐富。在平原潛水分布區，含水層調蓄能力強，補給量充沛，地下水埋藏淺，便于開發利用。齊齊哈爾市江河天然水質好，地下水可滿足飲用水要求。因此，周圍農村有直接打井取用地下水飲用，或者利用井水澆田灌溉的習慣。昊華化工新開工建設的“雙三十”項目，即年產30萬噸離子膜燒堿和30萬噸聚氯乙烯工程，是高耗水，高污染排放的項目，為保護環境資源和水資源，必須對排放的污水處理，在這個項目中，昊華化工對污水處理提出了更高的要求，經過處理的水，要求達到《飲用凈水水質標準（CJ 94-1999）》規定要求。
杭州水處理技術開發中心根據黑龍江昊華化工有限責任公司 600m3/h 水處理設備招標文件的要求，提出水處理系統的技術方案。水處理系統工藝采用：多介質過濾 + 二級反滲透+混床系統工藝。處理能力為14400噸/天，年處理能力為525.6萬噸。
根據提供的原水水質資料和對產品水水質水量要求，主要工藝流程簡圖如下：
在純水系統的控制中，采用PLC控制方案,該系統有13個遠程站，大約560個DI,480個DO,152路模擬量輸入，20路模擬量輸出。
客戶需求
基于本純水系統的設備較分散、聯動性較強、自動化要求較高等特點，本系統采用了目前工業過程控制系統中流行的分布式控制系統，其具有集中監控設備，分散采集數據的特點，各分散設備間通過PLC從站將數據采集打包，并通過現場總線傳送到主控室的主PLC，從而實現了各分散設備間的聯動。本系統分上位操作站，下位控制站兩級。上位操作站由微機作為監控站。下位控制站的設置是根據優化控制，合理布局的原則視具體情況而定的，同時為方便系統在實施階段或運行階段進行必須的調整及擴展，控制站考慮了一定的余量。下位控制站由PLC及擴展模塊組成。PLC控制站控制系統的整體運行并協調各單元設備的切換聯鎖，并負責與上位操作站的通訊。
主要實現功能
1） 主控系統的熱備；
2） 分布式I/O控制；
3） PID控制；
4） 算術四則運算；
5） 遠程故障診斷；
6） 本地可視化監控；
7） 遠程可視化監控
解決方案
針對客戶提出的要求，GE智能平臺充分發揮軟硬件產品的特色，搭建了完美的系統解決方案，主要包括PAC 3i的硬件冗余系統，iFix的可視化組軟件，Webspace的遠程可視化監控軟件：
1) PACSystems RX3i 高可靠性冗余系統
全新的PACSystems RX3i冗余系統提供熱備冗余解決方案，滿足用戶由于高昂的停機成本而需要最大化的開機運行時間。熱備冗余系統要求主控制器控制輸入/輸出，一旦主控制器出現故障的情況下，備機將接管系統控制。系統必須保持同步以便在系統切換的時候保證生產過程無擾動。
IC659CRU320的CPU支持高可用性解決方案，完全通過硬件來實現系統同步，無需軟件編程。對于同步性能來說：最多1個掃描周期實現冗余切換，切換的數據最多2M byte,每個掃描周期同步兩次。用戶可以選擇1或者2塊同步模塊IC695RMX128來實現同步，基于 GE智能平臺內存映射技術的同步模塊IC695RMX128通過光纖直接連接同步距離最大為300米。系統在邏輯掃描的開始及結束時進行同步，保持所有數據變量的同步，提供無擾切換，可配置的同步數據表，最大2Mbytes 。數據傳輸速率最快達 174 Mbytes 每秒，可手動進行主機與備機的控制切換。
2) 傳輸可靠穩定的Genius總線
Genius網絡協議是GE專有的令牌通訊協議。Genius網絡以其安全、快速的特性廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化等領域自動化。
Genius總線特性：
• 點對點網絡
• 高速（網絡吞吐率）
• 強抗干擾能力，采用頻移鍵控制技術（FSK）,頻率范圍從0到460.8kHz
• 實時性好
• 遠距離傳輸，信號衰減小，采用屏蔽雙絞線，最遠距離可達2300米
• 支持廣播方式和報文方式通訊
• 靈活，該網絡既可以用于PLC之間通訊，也可以用于PLC和I/O之間通訊， 還可以混合應用
• 簡單易用，由于該網絡支持廣播方式通訊，所以組態通訊非常簡單
• 可組態成雙網冗余
3） VersaMax I/O
VersaMax 具有革命性的模塊化結構，結合了強動力和多樣性以提供在一個緊湊的控制方式中的良好表現。VersaMax 系列產品具有模塊化的結構，直觀及無可比擬的易用性，為最終用戶節省了時間和金錢。在系統中，Genius網絡接口單元通過網絡將 VersaMax I/O 模塊連接到主 PLC 上，每個接口模塊有兩個網絡通訊接口，滿足總線冗余的要求。
4） 優異的iFix上位組態軟件
IFIX是全球最領先的HMI/SCADA自動化監控組態軟件，已有超過300，000套以上的軟件在全球運行。世界上許多最成功的制造商都依靠 GE智能平臺的iFIX軟件來全面監控和分布管理全廠范圍的生產數據。在包括冶金、電力、石油化工、制藥、生物技術、包裝、食品飲料、石油天然氣等各種工業應用當中，iFIX 獨樹一幟地集強大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成為任何生產環境下全面的HMI/SCADA解決方案。 利用iFIX各種領先的專利技術，可以幫助企業制定出更快、更有效的商業及生產決策，以使企業具有更強的競爭力?！∠聢D為昊華化工的iFix畫面。
5） 優異的組態畫面發布軟件
WebSpace是GE另外一種Internet瘦客戶端解決方案。使用Webspace將iFIX畫面轉換成HTML文件，并通過Web服務器發布?？蛻舳耸褂脴藴蔠eb瀏覽器就能看到SCADA Server上實時動態數據。在操作權限足夠的情況下，可以對畫面進行遠程操作。
廣域網的遠程維護和Web數據瀏覽
國內IP地址資源相對貧乏，本項目中，有個課題就是通過ADSL網絡實現PLC的遠程維護和Web數據瀏覽。因為ADSL網絡是動態IP軟件，所以要通過花生殼軟件去探明對方的IP地址，這是一個簡單問題，重要的就是PLC在工廠局域網條件下怎么去訪問它，怎么實現遠程程序下載，以及遠程故障診斷，是一個重要課題，該案例有效解決了這方面的課題，并實現了iFix畫面的遠程數據訪問，遠程操作。
實施結果
1. 冗余系統操作簡單，只需組態，無需編程，運行可靠
2. PID功能塊簡單，使用它可以很好地實現對水量的調節
3. Genius雙網冗余傳輸數據可靠，網絡吞吐率高
4. IFIX軟件簡單易學，組態方便，圖形直觀，運行非常穩定
5. 實現了對PLC的遠程維護，和對組態畫面，實時數據的遠程瀏覽分析
6. 整套系統運行穩定
