工業(yè) 4.0 已經(jīng)無處不在：無論是在生產(chǎn)工廠、辦公場所還是居家環(huán)境。在世界各地，各種過程之間的聯(lián)系越來越緊密。水務(wù)管理也面臨同樣的發(fā)展趨勢，其過程管理被稱為“水務(wù) 4.0”。數(shù)字化和自動化趨勢是水務(wù) 4.0 的核心主題。

斯圖加特市政自來水公司同樣面臨著巨大挑戰(zhàn)，即需要對排水系統(tǒng)的過程控制系統(tǒng) (PCS) 進行升級改造，還需要適應(yīng)未來的發(fā)展。在萬可的支持下，Mitsubishi Electric Group 旗下的 ME-Automation Projects GmbH 公司開發(fā)出一套開創(chuàng)性解決方案。

對現(xiàn)代化過程控制系統(tǒng)的需求日益增長

更快速、更透明、更高效：在水務(wù)管理中，各個過程之間的聯(lián)系越來越緊密，要求也在不斷提高。斯圖加特排水系統(tǒng)面臨同樣的挑戰(zhàn)。斯圖加特市政自來水公司負責管理州首府長達 1685 公里（1047 英里）的排水系統(tǒng)。該排水系統(tǒng)是德國最大的排水系統(tǒng)之一，擁有 51 個雨水收集池、82 個雨水溢流池和 32 個污水泵站。

面臨的挑戰(zhàn)：過時的軟件和備件采購問題使斯圖加特市政自來水公司對整個過程控制系統(tǒng)的維護力不從心。

這也意味著公司必須投入大量的人力。公司很快意識到，對這一具有 25 年歷史的控制系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造仍無法滿足現(xiàn)在日益增長的需求。因此，斯圖加特市政自來水公司的決策者選擇大規(guī)模改造以及更換現(xiàn)有過程控制系統(tǒng)。

公司為此啟動了一項現(xiàn)代化過程控制系統(tǒng)采購項目，用于滿足排水系統(tǒng)特種設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和遠動控制需求。但是，市場上有哪些智能解決方案可以滿足如此高的要求？為了準確掌握各種解決方案的優(yōu)勢，公司進行了全面的市場分析。

負責市政自來水公司特種設(shè)備過程控制系統(tǒng)的 Georgios Doanoulakis 先生說道：“為了能夠做出明智的決定，我們對兄弟單位的大量城市規(guī)劃和市政解決方案進行了實地考察。我們與相關(guān)人員進行了深入的經(jīng)驗交流，并最終開發(fā)出我們的解決方案?！?/span>

ME-Automation Projects GmbH 憑借自家研發(fā)的 PMSX?pro 過程控制系統(tǒng)和萬可遠動控制解決方案在公開招標中成功中標。

整個過程控制系統(tǒng)實現(xiàn)完全現(xiàn)代化

“我們的目標是使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展并將其提升到一個全新的水平。最終，構(gòu)建一個完整的系統(tǒng)必須采用適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)?！?span style="font-family:Calibri">ME-Automation Projects GmbH 高級銷售經(jīng)理 Michael Juch 在總結(jié)前期工作時說道。

Juch 先生自 2004 年起就任職于 ME-Automation Projects，十分熟悉為基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域制定復(fù)雜解決方案時面臨的諸多挑戰(zhàn)。其中一個子領(lǐng)域就是污水處理廠 – 即為本案例中的斯圖加特排水系統(tǒng)需要進行大規(guī)模的現(xiàn)代化改造。

但是首先，讓我們再次回到最初的話題！

由于排水系統(tǒng)極為復(fù)雜，因此對新的過程控制系統(tǒng)要求極高，而且還要考慮到日后的服務(wù)區(qū)域的擴展問題。實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化擴展的同時不降低系統(tǒng)性能，這樣才能有效保護客戶的投資，這一點與高可用性的分布式控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)一樣重要。

除了技術(shù)要求外，日程安排本身也不同尋常，因為首先需要逐步斷開以電話線路搭建的現(xiàn)有模擬連接，然后再建立新的安全通信連接。

第一階段是對 500 個特種設(shè)備中的 20 或 40 個，對其過程控制系統(tǒng)（第 1 和第 2 施工階段）進行改造。為此，首先要在中央控制站建立新的過程控制層級，然后建立通信連接。

在一期擴展階段，過程控制層級由控制站、冗余過程服務(wù)器、用于連接特種設(shè)備的冗余 VPN 路由器、用于安全通信的 IT 應(yīng)用服務(wù)器以及存檔服務(wù)器組成。

聯(lián)合自動化解決方案

市場上有哪些現(xiàn)成的解決方案？為了能夠應(yīng)對新的要求，還需要開發(fā)哪些產(chǎn)品？

這些是確保未來可持續(xù)發(fā)展的核心問題 – 同樣適用于 ME-Automation Projects 和萬可的聯(lián)合項目。兩家公司已經(jīng)合作多年，Juch 先生給予積極評價：

“萬可自動化組件運行穩(wěn)定可靠且具備成本效益，

并且實際運行指標良好。”

“我們使用自己的控制系統(tǒng)，并與相應(yīng)的萬可硬件組件（模塊化 WAGO-I/O-SYSTEM）集成，成功對排水系統(tǒng)（第 1 和第 2 施工階段）實施現(xiàn)代化改造，”Juch 先生說道。

輕松連接到現(xiàn)場自動化系統(tǒng)以及確保過程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，這兩點至關(guān)重要。

WAGO-I/O-SYSTEM 的一大優(yōu)勢是其配有大量的模擬量輸入/輸出模塊和數(shù)字量輸入/輸出模塊。

此外，大量的接口使一套設(shè)備內(nèi)可以集成多種組件和系統(tǒng)零件。

通過使用支持 IEC 60870-5-104 遠動控制協(xié)議的 750-880/025-001 遠動控制器建立與 PMSX?pro 過程控制系統(tǒng)的連接。

萬可解決方案已獲多項國際認證，使其成為多種應(yīng)用的理想選擇 - 即便面對要求極其苛刻的環(huán)境條件，也能輕松應(yīng)對。

IT 安全和集成分析選項

數(shù)據(jù)是否安全，傳輸是否加密？在重要的基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中，硬件需要滿足安全要求方面的各項特殊條件。

萬可提供的組件可以通過 IPsec 或 OpenVPN 直接在控制器層級實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密。此外，除了集成防火墻外，其他加密技術(shù)都是基于 Linux? 實現(xiàn)的。因此，控制器的使用符合 BDEW 白皮書和 BSI IT 安全目錄的要求。

在此排水系統(tǒng)項目中，采用 LTE 和 DSL 聯(lián)網(wǎng)。通信使用 OpenVPN 和符合 IEC 60870-5-104 的遠動協(xié)議。斯圖加特市政自來水公司項目的一個亮點是使用現(xiàn)場 CDA 云與控制系統(tǒng)進行通信。

此外，集成的分析和評估功能可以對排水系統(tǒng)在流入和流出、回水以及雨水收集和雨水溢流池水位（例如暴雨過后）等方面的指標進行追蹤。ME-Automation Projects 的 PMSX?pro 過程控制系統(tǒng)使所有問題迎刃而解。

工作人員可借助該系統(tǒng)對歷史過程狀態(tài)實施連續(xù)的動態(tài)監(jiān)控，通過延時功能對原始過程圖像進行可視化以獲得歷史過程狀態(tài)。

面向未來

斯圖加特排水系統(tǒng)的現(xiàn)代化改造是一個持續(xù)的過程，按計劃將對整個斯圖加特地區(qū)的多達 500 個子系統(tǒng)進行自動化改造。但有一點非常明確 – 我們將在客戶的“水務(wù) 4.0”之路上全程提供幫助。