[關(guān)鍵詞] 
      可編程控制器（PLC） 監(jiān)控  數(shù)傳電臺(tái)   通訊接口   工控機(jī)   MCGS組態(tài)軟件
一、概述
     某自來(lái)水廠控制系統(tǒng)由分布在十幾公里內(nèi)5個(gè)深井取水泵站派昧、儲(chǔ)水池惯慎、用戶管網(wǎng)組成。整個(gè)供水系統(tǒng)的高低落差達(dá)150米左右酬苇，由于供水系統(tǒng)的組成及地形結(jié)構(gòu)的特殊性灯忙，過(guò)去人工監(jiān)控，給生產(chǎn)管理蚤件、供水調(diào)度帶來(lái)諸多不便恰日。 
      實(shí)施了微機(jī)監(jiān)控后，它能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供水系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)（如壓力梅明、流量姐淫、水位般迈、電壓、電流等）匠泵，控制深井泵恋赎、監(jiān)視泵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)提供生產(chǎn)管理所需的報(bào)表了酌、曲線疾浓、數(shù)據(jù)查詢等功能。它的運(yùn)行對(duì)供水系統(tǒng)的安全生產(chǎn)对嚼、科學(xué)調(diào)度有著重要的意義夹抗。 
二、系統(tǒng)組成
    微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)纵竖、分布式無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)控方式（簡(jiǎn)稱SCADA）漠烧，如圖1所示。

  系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心靡砌、無(wú)線通信系統(tǒng)已脓、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控終端、傳感器及儀表四部分組成通殃。 
    監(jiān)控中心：由微機(jī)度液、MCGS組態(tài)軟件，無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)画舌、全向天線堕担、模擬屏及UPS組成，主要完成各現(xiàn)場(chǎng)終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集曲聂、監(jiān)測(cè)霹购、控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)榛覆、打印報(bào)表、數(shù)據(jù)查詢等功能菱脯。 
    無(wú)線通信系統(tǒng)：監(jiān)控中心與各泵站終端之間采用無(wú)線方式通訊跃等。監(jiān)控中心為主動(dòng)站，其它終端副站為被動(dòng)從站湘秀，該系統(tǒng)采用無(wú)線電管理委員會(huì)給定的數(shù)據(jù)頻率喉投，以一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式與從站通訊，監(jiān)控中心為全向天線军含，各副站為定向天線种车。 
    現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控終端：核心為PLC，是一個(gè)智能設(shè)備孩砸，它有自己的CPU和控制軟件匿贝，主要完成現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集搬洪、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)丁傲、報(bào)警燃拥、控制等功能，并通過(guò)無(wú)線信道與監(jiān)控中心微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信匈勋。根據(jù)監(jiān)控中心的命令分別完成系統(tǒng)自檢礼旅、數(shù)據(jù)傳送、控制輸出等任務(wù)洽洁。 
    傳感器及儀表：是PLC監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的“眼睛”痘系，現(xiàn)場(chǎng)所有信號(hào)都需經(jīng)過(guò)傳感器及儀表的轉(zhuǎn)換，才能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)饿自，被PLC終端所接受汰翠。系統(tǒng)主要測(cè)量電壓、電流璃俗、液位奴璃、壓力、流量及耗電量等參數(shù)城豁。 

水源井輸水泵的控制
　　l 手動(dòng)控制苟穆。操作員根據(jù)清水池液位對(duì)輸水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作。
　　l 自動(dòng)控制唱星。PLC根據(jù)清水池液位及各輸水泵起動(dòng)水位和停止水位雳旅，對(duì)處于自動(dòng)方式的輸水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作。
三局硝、現(xiàn)場(chǎng)PLC終端
    現(xiàn)場(chǎng)PLC監(jiān)控終端是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)控中心之間的橋梁紐帶忱痴，一方面它采集現(xiàn)場(chǎng)儀表、變送器焙逝、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信號(hào)蚪应，另一方面它又與監(jiān)控中心通訊，執(zhí)行有關(guān)命令∧晁瘢現(xiàn)場(chǎng)終端一般無(wú)人值守伍戚。因此，終端機(jī)的性能和質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的可靠性影響很大雌她。經(jīng)充分論證透汞，選用西門子S7-200系列PLC作現(xiàn)場(chǎng)終端具有較高的性能價(jià)格比，它具有體積小政用、易擴(kuò)展薄肉、性能優(yōu)等特點(diǎn)，非常適合小規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控倘灸。 
  1某亩、PLC硬件設(shè)計(jì) 
    現(xiàn)場(chǎng)某一終端需測(cè)控開關(guān)輸入信號(hào)笋熬，開關(guān)輸出信號(hào)路，模擬量輸入信號(hào)鲜锚。因此突诬，我們選用S7-212基本單元，模擬輸入擴(kuò)展單元（EM231）芜繁，模擬輸出擴(kuò)展單元（EM232）旺隙。滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。 
  2骏令、通訊接口 
    從站中PLC與電臺(tái)通訊： S7-214PLC基本單元提供一個(gè)RS-485接口蔬捷，為了與無(wú)線信道的數(shù)傳機(jī)（電源、數(shù)傳電臺(tái)）相連榔袋，我們專門設(shè)計(jì)了RS-485接口的專用Modem周拐，并采用光電隔離技術(shù)，使二者在電氣上完全獨(dú)立凰兑，避免相互干擾妥粟，由于數(shù)傳機(jī)發(fā)射時(shí)需要RTS信號(hào)，而RS-485接口又不提供RTS信號(hào)吏够，解決這個(gè)問(wèn)題有兩處方法犀进。其一，由無(wú)線Modem根據(jù)PLC的發(fā)射信息產(chǎn)生RTS信號(hào)织扰，這就要求該Modem必須智能化膊节，同時(shí)PLC在發(fā)送信息之前需先與Modem通信，讓其輸出RTS信號(hào)率肉，并回送RTS已產(chǎn)生信息原拉，然后PLC再發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)信息。其二剑三，采用PLC的某一I/O輸出點(diǎn)堵套，產(chǎn)生RTS信號(hào)，由PLC在發(fā)送信息前現(xiàn)接通該點(diǎn)矩汪，控制數(shù)傳機(jī)發(fā)射端皮，延時(shí)一段時(shí)間后（電臺(tái)建立載波時(shí)間），再發(fā)送信息昧甲。后一種方法簡(jiǎn)單近们、實(shí)用腿扒，較好的解決了無(wú)線通信的接口問(wèn)題昼牛。

主控室的PLC與工控機(jī)的通訊：因?yàn)橹骺厥业?span lang="EN-US">PLC要和數(shù)傳電臺(tái)通訊又要和上位機(jī)（工控機(jī)）通訊，所以主控室的PLC選用兩端口的S7-216基本單元康聂，其中一端口與數(shù)傳電臺(tái)通訊贰健，另一端口直接用西門子的PPI電纜和上位機(jī)通訊胞四，上位用北京昆侖通態(tài)提供的MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)和編程，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的水位等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和處理伶椿。
  3辜伟、抗干擾設(shè)計(jì) 
    為提高系統(tǒng)的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)終端脊另、數(shù)傳機(jī)导狡、PLC、直流溫壓電源及部分變送器裝于一個(gè)控制柜內(nèi)偎痛，各部分相對(duì)獨(dú)立旱捧，便于維護(hù)。PLC開關(guān)量輸入踩麦、輸出與現(xiàn)場(chǎng)之間加繼電器隔離枚赡，模擬信號(hào)采用信號(hào)隔離器和配電器隔離，電源采用隔離變壓器供電谓谦，以減小電源“噪聲”蛹拜，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置良好的接地。   
四贺坝、PLC軟件設(shè)計(jì)
    PLC終端軟件采用梯形圖語(yǔ)言編寫慰颊，為提高終端的抗干擾能力，軟件設(shè)計(jì)中采用了數(shù)字濾波寿针、故障自檢思樟、控制口令等措施，保證控制操作的正確性和可靠性径卜。程序設(shè)計(jì)采用模塊化晦哺、功能化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)芽茄、擴(kuò)展贩挨。終端軟件主要由下列模塊組成。 
    1章神、初始化程序：設(shè)定各寄存器尤桃、計(jì)數(shù)器、PLC工作模式爷耀、通信方式等參數(shù)初始值甘桑。 
    2、數(shù)據(jù)采集子程序：對(duì)各路模擬量數(shù)據(jù)采集歹叮、濾波跑杭、平均等處理。 
    3咆耿、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間子程序：對(duì)泵機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累計(jì)德谅。 
    4爹橱、遙信子程序：檢測(cè)電機(jī)、閥門窄做、報(bào)警開關(guān)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)愧驱。 
    5、置初值子程序：由監(jiān)控中心對(duì)時(shí)間椭盏、電耗组砚、流量等累計(jì)參數(shù)按用戶的要求設(shè)定初始值。 
    6掏颊、故障自檢子程序：檢測(cè)PLC的故障信息惫确、校驗(yàn)信息，并發(fā)往監(jiān)控中心也隧。 
    7流沦、控制子程序：根據(jù)監(jiān)控中心的命令，或現(xiàn)場(chǎng)自控條件輸出相應(yīng)的操作絮商。 
    8邢窜、通訊子程序；完成與監(jiān)控中心的各種通信功能铆韭。 
    通訊程序中丘隙，接收命令和發(fā)送命令采用中斷處理，通過(guò)ATCH指令使中斷事件8在接收不同特征命令下執(zhí)行不同的程序菜涯。對(duì)串行通信的超時(shí)限制則通過(guò)設(shè)定內(nèi)部定時(shí)中斷來(lái)控制伶离，其事件號(hào)為10，定時(shí)時(shí)間由SMB34的值確定拣末。為減少通信的誤碼诺教，采用偶校驗(yàn)及異或雙重校驗(yàn)措施。 
 五饼瓮、結(jié)束語(yǔ)
    本系統(tǒng)在軟碗帅、硬件方面采取了多種措施，特別是現(xiàn)場(chǎng)終端選用了S7-200 PLC豹爹，提高了系統(tǒng)的可靠性裆悄，在自來(lái)水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)取得了較好的應(yīng)用效果。PLC基于SCADA系統(tǒng)能充分滿足對(duì)水廠控制系統(tǒng)的要求臂聋，對(duì)水廠的安全運(yùn)行光稼、提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗孩等、優(yōu)化管理等方面起到了至關(guān)重要的作用艾君。本系統(tǒng)將無(wú)線通訊與S7-200 PLC有機(jī)的結(jié)合，解決了現(xiàn)場(chǎng)分布較散、距離較遠(yuǎn)腻贰、范圍較大的系統(tǒng)監(jiān)控問(wèn)題，在供水扒秸、供電播演、供氣、油田伴奥、氣象写烤、水文水利等部門有較好的應(yīng)用前景。 

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