1引言

本工程是為某市供水系統(tǒng)設(shè)計的自動化控制系統(tǒng)，目標(biāo)是以水廠蓄水池水位及供水的出水口壓力為最終控制對象實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)水。該城市供水調(diào)度系統(tǒng)主要包括兩大部分：水源地引水采集系統(tǒng)及水廠恒壓輸水系統(tǒng)。水源地引水采集系統(tǒng)主要由現(xiàn)地供水井群組成。每組供水井群設(shè)一個現(xiàn)地井群集中控制室，每眼水井設(shè)一現(xiàn)地控制井房。現(xiàn)地井群集中控制室設(shè)有本組水泵啟停集中控制系統(tǒng)，對水源地各水井泵的引水及變頻泵的對外供水進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。水廠恒壓輸水系統(tǒng)主要由總控室中心控制系統(tǒng)、高低壓配電系統(tǒng)、蓄水池、二泵房等組成，二泵房負(fù)責(zé)直接向城市供水，總控室中心控制系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程監(jiān)控站點，實現(xiàn)井群的遠(yuǎn)程集中管理和協(xié)調(diào)，保證最優(yōu)蓄水池水位和最優(yōu)出水口壓力?？偪厥抑行目刂葡到y(tǒng)是整個調(diào)度系統(tǒng)的核心。

本項目采用SiemensS7200和S7300PLC設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)，采用SimaticWinCC作為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)集網(wǎng)絡(luò)通信、現(xiàn)場總線、PLC控制器、工控機(jī)、微波通訊等先進(jìn)設(shè)備和自動控制，遠(yuǎn)程監(jiān)控等諸多先進(jìn)技術(shù)于一體，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術(shù)和自動化技術(shù)在城市供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2控制系統(tǒng)構(gòu)成

供水系統(tǒng)總體按現(xiàn)地站單井單元，現(xiàn)地站井群系統(tǒng)，上為中心控制站，中心總控系統(tǒng)四部分來設(shè)計。

2.1現(xiàn)地站單井控制系統(tǒng)

現(xiàn)地站單井控制系統(tǒng)PLC使用S7-222，現(xiàn)地站井群控制系統(tǒng)PLC使用S7-314。兩者以Profibus現(xiàn)場總線相連，在預(yù)定的信息周期內(nèi)交換信息?，F(xiàn)地站單井控制系統(tǒng)接收井群現(xiàn)地集中站S7-314的控制信號，完成整個單井系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對電機(jī)的手動、本地集中及遠(yuǎn)程控制，通過CP340通訊處理器和無線數(shù)傳電臺FC-201與上位中心控制系統(tǒng)相連，完成整個井群現(xiàn)地集站的數(shù)據(jù)采集和傳送。

現(xiàn)地站井群PLC軟件程序主要是與下位（各個單井）的通訊處理程序、與上位的通訊處理程序、井群泵啟停本地集中控制程序、井群泵啟停本地遠(yuǎn)程控制程序。

2.2二泵房控制系統(tǒng)

二泵房系統(tǒng)負(fù)責(zé)直接向城市供水，二泵房內(nèi)PLC采用西門子S7-314可編程控制器，通過Profibus現(xiàn)場總線與上位機(jī)相連，它是泵房內(nèi)控制柜的核心，接收上位機(jī)的控制信號控制變頻調(diào)速，實現(xiàn)對電機(jī)啟動、停止、復(fù)位等信號的邏輯控制；對壓力、流量、水位、電流、轉(zhuǎn)速等信號的采集和數(shù)值轉(zhuǎn)換并回傳到上位機(jī)，接收上位機(jī)的閥門開度控制信號實現(xiàn)供水優(yōu)化；對電機(jī)等設(shè)備的過流、過壓保護(hù)等等。

2.3上位中心控制站

作為現(xiàn)場所有單井的集中控制中心，擔(dān)負(fù)著現(xiàn)場所有單井液位、壓力、電壓、電流及各井泵運行狀態(tài)等信息的集中存儲、管理，同時，作為集中控制中心，擔(dān)負(fù)著現(xiàn)場所有單井泵的遠(yuǎn)程啟停集中控制。另外，上位中心控制站PLC還擔(dān)負(fù)著與總控室監(jiān)控中心的實時數(shù)據(jù)交換。上位中心控制站PLC一方面根據(jù)水廠蓄水池液位進(jìn)行遠(yuǎn)程自動啟停井泵，根據(jù)總控室監(jiān)控中心控制命令進(jìn)行現(xiàn)場泵的啟停。另一方面采用循環(huán)輪巡的方式，實時采集單井各現(xiàn)場數(shù)據(jù)。中心控制站PLC與下位井群PLC通過無線數(shù)傳電臺方式進(jìn)行通訊。程序主要完成壓力檢測，供水泵的軟啟停及頻率檢測控制等功能。

2.4總控室中心總控系統(tǒng)

所有水源地單井泵的啟停供水以及水廠輸水泵的變頻恒壓輸水均由總控室中心控制系統(tǒng)來控制，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的合理調(diào)度、管理及監(jiān)控?？偪厥抑行目刂茊卧x用帶PROFIBUS-DP網(wǎng)卡（CP5611）接口的工控機(jī)WINCC為總主站，通過Profibus現(xiàn)場總線與二泵房的S7-314和井群中心的S7-314相連，通過二泵房的S7-314在每一個信息周期內(nèi)收集變頻器狀態(tài)、閥門狀態(tài)、壓力、流量、水位等信息并且控制閥門，以配合控制各水泵的啟停及轉(zhuǎn)速，達(dá)到優(yōu)化的目的。形成多級遠(yuǎn)程分布式控制系統(tǒng)?？偪厥抑行目刂葡到y(tǒng)主要實現(xiàn)功能為：實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析及處理、控制調(diào)節(jié)功能、畫面顯示、遠(yuǎn)程通信、人機(jī)對話、安全驗證。監(jiān)視畫面包含有水源地所有泵站的運行情況、供水流程等，一屏顯示一個畫面，而且系統(tǒng)采集的各數(shù)據(jù)信息能在相應(yīng)的動態(tài)畫面上實時顯示。每個畫面都有畫面切換控制按鈕，可以方便的實現(xiàn)畫面切換和各種操作。

整個系統(tǒng)對于各個控制系統(tǒng)單元的水壓力、閥門開度、泵頻率等多個基本控制回路采用PID控制，并在上位機(jī)使用模糊控制等智能調(diào)度算法，保證城市供水的穩(wěn)定和高效。各主從站之間均通過標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS-DP總線進(jìn)行通訊，形成了多級遠(yuǎn)程分布式控制系統(tǒng)，保證了通訊的質(zhì)量。

3結(jié)束語

本文綜合智能控制、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息和現(xiàn)場總線技術(shù)，根據(jù)供水網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，通過對控制策略和現(xiàn)場總線技術(shù)的詳細(xì)分析，設(shè)計并建立了遠(yuǎn)程區(qū)域網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。

本系統(tǒng)于2004年7月投入運行，目前，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，穩(wěn)定了水壓，減少了供水管網(wǎng)的維修次數(shù)。長時間使用后，據(jù)反饋自動調(diào)節(jié)的效果與一個有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員調(diào)節(jié)尺度基本相符，結(jié)合操作人員的實際經(jīng)驗，自動控制取得了顯著成效。