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(cè)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(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集,、監(jiān)測(cè),、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(chǎng)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(chǎng)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(cè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的“眼睛”,，現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(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,，一方面它采集現(xiàn)場(chǎng)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。現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)監(jiān)控。
1,、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),，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(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)單,、實(shí)用，較好的解決了無線通信的接口問題,。
主控室的PLC與工控機(jī)的通訊：因?yàn)橹骺厥业腜LC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，其中一端口與數(shù)傳電臺(tái)通訊,，另一端口直接用西門子的PPI電纜和上位機(jī)通訊,，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,。
3,、抗干擾設(shè)計(jì)
為提高系統(tǒng)的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)終端,、數(shù)傳機(jī),、PLC、直流溫壓電源及部分變送器裝于一個(gè)控制柜內(nèi),，各部分相對(duì)獨(dú)立,，便于維護(hù),。PLC開關(guān)量輸入、輸出與現(xiàn)場(chǎng)之間加繼電器隔離,，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，以減小電源“噪聲”,，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置良好的接地,。
四、PLC軟件設(shè)計(jì)
PLC終端軟件采用梯形圖語言編寫,，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、故障自檢,、控制口令等措施,，保證控制操作的正確性和可靠性。程序設(shè)計(jì)采用模塊化,、功能化結(jié)構(gòu),，便于維護(hù)、擴(kuò)展,。終端軟件主要由下列模塊組成,。
1、初始化程序：設(shè)定各寄存器,、計(jì)數(shù)器,、PLC工作模式、通信方式等參數(shù)初始值,。
2,、數(shù)據(jù)采集子程序：對(duì)各路模擬量數(shù)據(jù)采集、濾波,、平均等處理,。
3、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),。
4,、遙信子程序：檢測(cè)電機(jī)、閥門,、報(bào)警開關(guān)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),。
5、置初值子程序：由監(jiān)控中心對(duì)時(shí)間,、電耗,、流量等累計(jì)參數(shù)按用戶的要求設(shè)定初始值。
6,、故障自檢子程序：檢測(cè)PLC的故障信息,、校驗(yàn)信息,，并發(fā)往監(jiān)控中心。
7,、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。
8,、通訊子程序,；完成與監(jiān)控中心的各種通信功能。
通訊程序中,，接收命令和發(fā)送命令采用中斷處理,，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。對(duì)串行通信的超時(shí)限制則通過設(shè)定內(nèi)部定時(shí)中斷來控制,，其事件號(hào)為10,，定時(shí)時(shí)間由SMB34的值確定。為減少通信的誤碼,，采用偶校驗(yàn)及異或雙重校驗(yàn)措施,。
五、結(jié)束語
本系統(tǒng)在軟,、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，提高了系統(tǒng)的可靠性,，在自來水廠自動(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,，對(duì)水廠的安全運(yùn)行,、提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗,、優(yōu)化管理等方面起到了至關(guān)重要的作用,。本系統(tǒng)將無線通訊與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),、范圍較大的系統(tǒng)監(jiān)控問題，在供水,、供電,、供氣、油田,、氣象,、水文水利等部門有較好的應(yīng)用前景。