一、概述

　　本系統(tǒng)由分布在十幾公里內(nèi)10個深井取水泵站沥院、4個增壓泵站擦斑、多個儲水池、水塔及用戶管網(wǎng)組成哑回。

　　整個供水系統(tǒng)的高低落差達(dá)150米莲吐，由于供水系統(tǒng)的組成及地形結(jié)構(gòu)的特殊性，過去人工監(jiān)控伊哮，給生產(chǎn)管理稠眠、供水調(diào)度帶來諸多不便。

　　實施了微機(jī)監(jiān)控后问嬉，它能實時監(jiān)測供水系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)（如壓力碱暗、流量、水位炮姑、電壓杖户、電流等），控制深井泵检痰、增壓泵的開停包归，監(jiān)視泵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，同時提供生產(chǎn)管理所需的報表铅歼、曲線公壤、數(shù)據(jù)查詢等功能。它的運(yùn)行對供水系統(tǒng)的安全生產(chǎn)椎椰、科學(xué)調(diào)度有著重要的意義厦幅。

　　二、系統(tǒng)組成

　　微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)慨飘、分布式無線實時監(jiān)控方式（簡稱SCADA）慨削。

　　系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、無線通信系統(tǒng)套媚、現(xiàn)場缚态、傳感器及儀表四部分組成。

　　監(jiān)控中心：由微機(jī)、無線數(shù)傳機(jī)玫芦、全向天線浆熔、模擬屏及UPS組成，主要完成各現(xiàn)場終端數(shù)據(jù)的實時采集守涤、監(jiān)測矢匾、控制、數(shù)據(jù)存儲溃艺、打印報表区戚、數(shù)據(jù)查詢等功能。

　　無線通信系統(tǒng)：監(jiān)控中心與各泵站終端之間采用無線方式通訊睡硫。監(jiān)控中心為主動站挣堪，其它終端副站為被動從站，該系統(tǒng)采用無線電管理委員會給定的數(shù)據(jù)頻率趣闹，以一點(diǎn)對多點(diǎn)的方式與從站通訊豁惨，監(jiān)控中心為全向天線，各副站為定向天線箍负。

　　現(xiàn)場監(jiān)控終端：核心為烂辟，是一個智能設(shè)備，它有自己的CPU和控制軟件麦回，主要完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集哨叙、轉(zhuǎn)換、存儲缤谎、報警抒倚、控制等功能，并通過無線信道與監(jiān)控中心微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信弓千。根據(jù)監(jiān)控中心的命令分別完成系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)傳送献起、控制輸出等任務(wù)洋访。

　　傳感器及儀表：是PLC監(jiān)測現(xiàn)場信號的“眼睛”，現(xiàn)場所有信號都需經(jīng)過傳感器及儀表的轉(zhuǎn)換谴餐，才能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號姻政，被PLC終端所接受。系統(tǒng)主要測量電壓岂嗓、電流汁展、液位、壓力厌殉、流量及耗電量等參數(shù)食绿。

　　三、現(xiàn)場PLC終端

　　現(xiàn)場PLC監(jiān)控終端是工業(yè)現(xiàn)場與監(jiān)控中心之間的橋梁紐帶，一方面它采集現(xiàn)場儀表屏酌、變送器庇讥、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信號，另一方面它又與監(jiān)控中心通訊予问，執(zhí)行有關(guān)命令∪蠓校現(xiàn)場終端一般無人值守。因此涕笛，終端機(jī)的性能和質(zhì)量對系統(tǒng)的可靠性影響很大燥箍。經(jīng)充分論證，選用西門子S7-200系列PLC作現(xiàn)場終端具有較高的性能價格比列汽，它具有體積小朦晋、易擴(kuò)展、性能優(yōu)等特點(diǎn)猩蓝，非常適合小規(guī)模的現(xiàn)場監(jiān)控锻宵。

　　1、PLC硬件設(shè)計

　　現(xiàn)場某一終端需測控開關(guān)輸入信號12路筐子，開關(guān)輸出信號14路扰藕，模擬量輸入信號9路。因此芳撒，我們選用S7-214基本單元邓深，一塊繼電器輸出擴(kuò)展單元（EM222），三塊模擬輸入擴(kuò)展單元（EM231）笔刹。

　　這樣系統(tǒng)共有開關(guān)輸入14路芥备，開關(guān)量輸出18路，模擬量輸入信號9路舌菜，滿足現(xiàn)場要求萌壳。

　　2、通訊接口

　　S7-214PLC基本單元提供一個RS-485接口日月，為了與無線信道的數(shù)傳機(jī)（電源袱瓮、Modem、進(jìn)口電臺三者合一）相連爱咬，我們專門設(shè)計了RS-485接口的專用Modem尺借，并采用光電隔離技術(shù)，使二者在電氣上完全獨(dú)立精拟，避免相互干擾燎斩，由于數(shù)傳機(jī)發(fā)射時需要RTS信號，而RS-485接口又不提供RTS信號甫蹄，解決這個問題有兩處方法树吏。其一，由無線Modem根據(jù)PLC的發(fā)射信息產(chǎn)生RTS信號，這就要求該Modem必須智能化漱啥，同時PLC在發(fā)送信息之前需先與Modem通信迟赶，讓其輸出RTS信號，并回送RTS已產(chǎn)生信息灶常，然后PLC再發(fā)送現(xiàn)場信息堵但。其二，采用PLC的某一I/O輸出點(diǎn)毯输，產(chǎn)生RTS信號铁厌，由PLC在發(fā)送信息前現(xiàn)接通該點(diǎn)，控制數(shù)傳機(jī)發(fā)射霜甜，延時一段時間后（電臺建立載波時間）惹模，再發(fā)送信息。后一種方法簡單箕昭、實用灵妨，較好的解決了無線通信的接口問題。

　　3落竹、抗干擾設(shè)計

　　為提高系統(tǒng)的可靠性泌霍，現(xiàn)場終端、數(shù)傳機(jī)述召、PLC朱转、直流溫壓電源及部分變送器裝于一個控制柜內(nèi)，各部分相對獨(dú)立积暖，便于維護(hù)藤为。PLC開關(guān)量輸入、輸出與現(xiàn)場之間家繼電器隔離夺刑，模擬信號采用信號隔離器和配電器隔離缅疟，電源采用隔離變壓器供電，以減小電源“噪聲”遍愿，同時系統(tǒng)設(shè)置良好的接地存淫。

　　四、PLC軟件設(shè)計

　　PLC終端軟件采用梯形圖語言編寫曾搪，為提高終端的抗干擾能力瘫篮，軟件設(shè)計中采用了數(shù)字濾波扯连、故障自檢权饥、控制口令等措施，保證控制操作的正確性和可靠性梨浑。程序設(shè)計采用模塊化面族、功能化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)、擴(kuò)展芙捏。終端軟件主要由下列模塊組成劳仿。

　　1、初始化程序：設(shè)定各寄存器粤唤、計數(shù)器甜海、PLC工作模式、通信方式等參數(shù)初始值预锅。

　　2饵来、數(shù)據(jù)采集子程序：對各路模擬量數(shù)據(jù)采集、濾波民傻、平均等處理胰默。

　　3、累計運(yùn)行時間子程序：對泵機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行時間進(jìn)行累計漓踢。

　　4牵署、脈沖量累計子程序：對電耗、流量喧半、儀表的輸出脈沖進(jìn)行累計奴迅，并進(jìn)行標(biāo)度變換。

　　5薯酝、遙信子程序：檢測電機(jī)半沽、閥門、報警開關(guān)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)吴菠。

　　6者填、置初值子程序：由監(jiān)控中心對時間、電耗做葵、流量等累計參數(shù)按用戶的要求設(shè)定初始值占哟。

　　7、故障自檢子程序：檢測PLC的故障信息翠墩、校驗信息谴童，并發(fā)往監(jiān)控中心。

　　8帝匙、控制子程序：根據(jù)監(jiān)控中心的命令整雷，或現(xiàn)場自控條件輸出相應(yīng)的操作。

　　9反狞、通訊子程序珠焦；完成與監(jiān)控中心的各種通信功能。

　　通訊程序中跳清，接收命令采用中斷處理股背，通過ATCH指令使中斷事件8在接收不同特征命令下執(zhí)行不同的程序渠吮。對串行通信的超時限制則通過設(shè)定內(nèi)部定時中斷來控制，其事件號為10痹橙，定時時間由SMB34的值確定僻绸。為減少通信的誤碼，采用偶校驗及異或雙重校驗措施涕克。

　　五蛀醉、結(jié)論

　　本系統(tǒng)在軟、硬件方面采取了多種措施衅码，特別是現(xiàn)場終端選用了S7-200PLC滞欠，提高了系統(tǒng)的可靠性，在鐵路供水系統(tǒng)取得了較好的應(yīng)用效果肆良。本系統(tǒng)將無線通訊與S7-200PLC有機(jī)的結(jié)合筛璧，解決了現(xiàn)場分布較散、距離較遠(yuǎn)惹恃、范圍較大的系統(tǒng)監(jiān)控問題夭谤，在供水、供電巫糙、供氣朗儒、油田、氣象参淹、水文水利等部門有較好的應(yīng)用前景醉锄。