一,、概述
某自來水廠控制系統(tǒng)由分布在十幾公里內(nèi)5個深井取水泵站,、儲水池、用戶管網(wǎng)組成,。整個供水系統(tǒng)的高低落差達150米左右,，由于供水系統(tǒng)的組成及地形結構的特殊性，過去人工監(jiān)控,，給生產(chǎn)管理,、供水調(diào)度帶來諸多不便。
實施了微機監(jiān)控后,，它能實時監(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)視泵機的運行狀態(tài),，同時提供生產(chǎn)管理所需的報表,、曲線、數(shù)據(jù)查詢等功能,。它的運行對供水系統(tǒng)的安全生產(chǎn),、科學調(diào)度有著重要的意義。
二,、系統(tǒng)組成
微機監(jiān)控系統(tǒng)采用主從結構,、分布式無線實時監(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、MCGS組態(tài)軟件,，無線數(shù)傳電臺,、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)的實時采集,、監(jiān)測、控制,、數(shù)據(jù)存儲,、打印報表、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)控中心為主動站，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,，以一點對多點的方式與從站通訊，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，是一個智能設備,，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,、報警,、控制等功能，并通過無線信道與監(jiān)控中心微機進行數(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,。
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，才能輸出標準信號,，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 手動控制,。操作員根據(jù)清水池液位對輸水泵進行啟動和停止操作。
　　l 自動控制,。PLC根據(jù)清水池液位及各輸水泵起動水位和停止水位,，對處于自動方式的輸水泵進行啟動和停止操作。
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,、設備運行狀態(tài)等信號,，另一方面它又與監(jiān)控中心通訊，執(zhí)行有關命令?，F(xiàn)場終端一般無人值守。因此,，終端機的性能和質(zhì)量對系統(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格比,，它具有體積小,、易擴展、性能優(yōu)等特點,，非常適合小規(guī)模的現(xiàn)場監(jiān)控,。
1、PLC硬件設計
現(xiàn)場某一終端需測控開關輸入信號,，開關輸出信號路,，模擬量輸入信號。因此，我們選用S7-212基本單元,，模擬輸入擴展單元（EM231）,，模擬輸出擴展單元（EM232）。滿足現(xiàn)場要求,。
2,、通訊接口
從站中PLC與電臺通訊： S7-214PLC基本單元提供一個RS-485接口，為了與無線信道的數(shù)傳機（電源,、數(shù)傳電臺）相連,，我們專門設計了RS- 485接口的專用Modem，并采用光電隔離技術,，使二者在電氣上完全獨立,，避免相互干擾，由于數(shù)傳機發(fā)射時需要RTS信號,，而RS-485接口又不提供 RTS信號,，解決這個問題有兩處方法。其一,，由無線Modem根據(jù)PLC的發(fā)射信息產(chǎn)生RTS信號,，這就要求該Modem必須智能化，同時PLC在發(fā)送信息之前需先與Modem通信,，讓其輸出RTS信號,，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，產(chǎn)生RTS 信號,，由PLC在發(fā)送信息前現(xiàn)接通該點,，控制數(shù)傳機發(fā)射，延時一段時間后（電臺建立載波時間）,，再發(fā)送信息,。后一種方法簡單、實用,，較好的解決了無線通信的接口問題,。
主控室的PLC與工控機的通訊：因為主控室的PLC要和數(shù)傳電臺通訊又要和上位機（工控機）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)傳電臺通訊,，另一端口直接用西門子的PPI電纜和上位機通訊，上位用北京昆侖通態(tài)提供的MCGS組態(tài)軟件進行組態(tài)和編程,，對現(xiàn)場的水位等信號進行實時的監(jiān)控和處理,。
3,、抗干擾設計
為提高系統(tǒng)的可靠性，現(xiàn)場終端,、數(shù)傳機,、PLC、直流溫壓電源及部分變送器裝于一個控制柜內(nèi),，各部分相對獨立,，便于維護。PLC開關量輸入,、輸出與現(xiàn)場之間加繼電器隔離,，模擬信號采用信號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”,，同時系統(tǒng)設置良好的接地。
四,、PLC軟件設計
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，軟件設計中采用了數(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,。程序設計采用模塊化,、功能化結構，便于維護,、擴展,。終端軟件主要由下列模塊組成。
1,、初始化程序：設定各寄存器,、計數(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：對各路模擬量數(shù)據(jù)采集,、濾波、平均等處理,。
3,、累計運行時間子程序：對泵機等設備的運行時間進行累計。
4,、遙信子程序：檢測電機,、閥門,、報警開關等設備的運行狀態(tài)。
5,、置初值子程序：由監(jiān)控中心對時間,、電耗、流量等累計參數(shù)按用戶的要求設定初始值,。
6,、故障自檢子程序：檢測PLC的故障信息、校驗信息,，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)場自控條件輸出相應的操作,。
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,。對串行通信的超時限制則通過設定內(nèi)部定時中斷來控制，其事件號為10,，定時時間由SMB34的值確定,。為減少通信的誤碼，采用偶校驗及異或雙重校驗措施,。
五,、結束語
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，在自來水廠自動控制系統(tǒng)取得了較好的應用效果,。 PLC基于SCADA系統(tǒng)能充分滿足對水廠控制系統(tǒng)的要求,，對水廠的安全運行、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重要的作用。本系統(tǒng)將無線通訊與S7-200 PLC有機的結合,，解決了現(xiàn)場分布較散,、距離較遠、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用前景。