一、概述
某自來水廠控制系統(tǒng)由分布在十幾公里內(nèi)5個(gè)深井取水泵站、儲(chǔ)水池、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，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，給生產(chǎn)管理、供水調(diào)度帶來諸多不便。
實(shí)施了微機(jī)監(jiān)控后，它能實(shí)時(shí)監(jiān)測供水系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)（如壓力、流量、水位、電壓、電流等），控制深井泵、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、曲線、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)、科學(xué)調(diào)度有著重要的意義。
二、系統(tǒng)組成
微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)、分布式無線實(shí)時(shí)監(jiān)控方式（簡稱scada），如圖1所示。
系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、無線通信系統(tǒng)、現(xiàn)場監(jiān)控終端、傳感器及儀表四部分組成。
監(jiān)控中心：由微機(jī)、mcgs組態(tài)軟件，無線數(shù)傳電臺(tái)、全向天線、模擬屏及ups組成，主要完成各現(xiàn)場終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測、控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、打印報(bào)表、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。監(jiān)控中心為主動(dòng)站，其它終端副站為被動(dòng)從站，該系統(tǒng)采用無線電管理委員會(huì)給定的數(shù)據(jù)頻率，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，各副站為定向天線。
現(xiàn)場監(jiān)控終端：核心為plc，是一個(gè)智能設(shè)備，它有自己的cpu和控制軟件，主要完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、報(bào)警、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。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、控制輸出等任務(wù)。
傳感器及儀表：是plc監(jiān)測現(xiàn)場信號(hào)的“眼睛”，現(xiàn)場所有信號(hào)都需經(jīng)過傳感器及儀表的轉(zhuǎn)換，才能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，被plc終端所接受。系統(tǒng)主要測量電壓、電流、液位、壓力、流量及耗電量等參數(shù)。
水源井輸水泵的控制
l 手動(dòng)控制。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。plc根據(jù)清水池液位及各輸水泵起動(dòng)水位和停止水位，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、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、變送器、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信號(hào)，另一方面它又與監(jiān)控中心通訊，執(zhí)行有關(guān)命令�，F(xiàn)場終端一般無人值守。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。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(jià)格比，它具有體積小、易擴(kuò)展、性能優(yōu)等特點(diǎn)，非常適合小規(guī)模的現(xiàn)場監(jiān)控。
1、plc硬件設(shè)計(jì)
現(xiàn)場某一終端需測控開關(guān)輸入信號(hào)，開關(guān)輸出信號(hào)路，模擬量輸入信號(hào)。因此，我們選用s7-212基本單元，模擬輸入擴(kuò)展單元（em231），模擬輸出擴(kuò)展單元（em232）。滿足現(xiàn)場要求。
2、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，為了與無線信道的數(shù)傳機(jī)（電源、數(shù)傳電臺(tái)）相連，我們專門設(shè)計(jì)了rs- 485接口的專用modem，并采用光電隔離技術(shù)，使二者在電氣上完全獨(dú)立，避免相互干擾，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)，解決這個(gè)問題有兩處方法。其一，由無線modem根據(jù)plc的發(fā)射信息產(chǎn)生rts信號(hào)，這就要求該modem必須智能化，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)，并回送rts已產(chǎn)生信息，然后plc再發(fā)送現(xiàn)場信息。其二，采用plc的某一i/o輸出點(diǎn)，產(chǎn)生rts 信號(hào)，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，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。后一種方法簡單、實(shí)用，較好的解決了無線通信的接口問題。
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