[摘 要] 
本文介紹了以S7-200 PLC為現(xiàn)場終端的無線供水調(diào)度系統(tǒng)的組成淳篡、功能帆骗。并著重對PLC與無線Modem接口及PLC軟件設(shè)計(jì)方法進(jìn)了分析與說明，給出了部分程序流程圖及系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域趋亡。 
[關(guān)鍵詞] 
PLC 監(jiān)控 數(shù)傳機(jī) 通訊接口 SCADA 
一低海、概述
某鐵路供水系統(tǒng)由分布在十幾公里內(nèi)10個深井取水泵站、4個增壓泵站挪其、多個儲水池顿蝇、水塔及用戶管網(wǎng)組成。整個供水系統(tǒng)的高低落差達(dá)150米什猖，由于供水系統(tǒng)的組成及地形結(jié)構(gòu)的特殊性票彪，過去人工監(jiān)控，給生產(chǎn)管理不狮、供水調(diào)度帶來諸多不便降铸。 
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)（如壓力摇零、流量推掸、水位、電壓驻仅、電流等）谅畅，控制深井泵、增壓泵的開停噪服，監(jiān)視泵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)毡泻，同時(shí)提供生產(chǎn)管理所需的報(bào)表、曲線粘优、數(shù)據(jù)查詢等功能仇味。它的運(yùn)行對供水系統(tǒng)的安全生產(chǎn)、科學(xué)調(diào)度有著重要的意義去谈。 
二区为、系統(tǒng)組成
微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)喇纬、分布式無線實(shí)時(shí)監(jiān)控方式（簡稱SCADA），如圖1 所示寡络。
系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心鬼壹、無線通信系統(tǒng)、現(xiàn)場監(jiān)控終端述搀、傳感器及儀表四部分組成。 
監(jiān)控中心：由微機(jī)模皱、無線數(shù)傳機(jī)恰避、全向天線、模擬屏及UPS組成噪蒲，主要完成各現(xiàn)場終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集获殉、監(jiān)測、控制篙萧、數(shù)據(jù)存儲轩鸭、打印報(bào)表、數(shù)據(jù)查詢等功能漏设。 
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墨闲。監(jiān)控中心為主動站，其它終端副站為被動從站郑口，該系統(tǒng)采用無線電管理委員會給定的數(shù)據(jù)頻率鸳碧，以一點(diǎn)對多點(diǎn)的方式與從站通訊，監(jiān)控中心為全向天線犬性，各副站為定向天線瞻离。 
現(xiàn)場監(jiān)控終端：核心為PLC，是一個智能設(shè)備乒裆，它有自己的CPU和控制軟件套利，主要完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換鹤耍、存儲肉迫、報(bào)警、控制等功能惰蜜，并通過無線信道與監(jiān)控中心微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信昂拂。根據(jù)監(jiān)控中心的命令分別完成系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)傳送推讽、控制輸出等任務(wù)逻富。 
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)換路槐，才能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號拳刚，被PLC終端所接受朋井。系統(tǒng)主要測量電壓、電流楷首、液位韧仓、壓力、流量及耗電量等參數(shù)俘汹。 
三臊链、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)場儀表苇均、變送器侄掠、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信號，另一方面它又與監(jiān)控中心通訊溯鱼，執(zhí)行有關(guān)命令∽炅ǎ現(xiàn)場終端一般無人值守。因此肛冶，終端機(jī)的性能和質(zhì)量對系統(tǒng)的可靠性影響很大街氢。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)格比睦袖，它具有體積小珊肃、易擴(kuò)展、性能優(yōu)等特點(diǎn)扣泊，非常適合小規(guī)模的現(xiàn)場監(jiān)控近范。 
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12路延蟹，開關(guān)輸出信號14路评矩，模擬量輸入信號9路。因此阱飘，我們選用S7-214基本單元斥杜，一塊繼電器輸出擴(kuò)展單元（EM222）宋距，三塊模擬輸入擴(kuò)展單元（EM231）晤泌。這樣系統(tǒng)共有開關(guān)輸入14路，開關(guān)量輸出18路丢华，模擬量輸入信號9路掸昨，滿足現(xiàn)場要求妨屑。 
2、通訊接口 
S7-214PLC基本單元提供一個RS-485接口绿壮，為了與無線信道的數(shù)傳機(jī)（電源浑云、Modem、進(jìn)口電臺三者合一）相連湃纸，我們專門設(shè)計(jì)了RS-485接口的專用Modem庸垢，并采用光電隔離技術(shù)樊颁，使二者在電氣上完全獨(dú)立，避免相互干擾呀逃，由于數(shù)傳機(jī)發(fā)射時(shí)需要RTS信號澳银，而RS-485接口又不提供RTS信號，解決這個問題有兩處方法钾植。其一慨即，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必須智能化泛鸟，同時(shí)PLC在發(fā)送信息之前需先與Modem通信诱渤，讓其輸出RTS信號，并回送RTS已產(chǎn)生信息谈况，然后PLC再發(fā)送現(xiàn)場信息。其二递胧，采用PLC的某一I/O輸出點(diǎn)碑韵，產(chǎn)生RTS信號，由PLC在發(fā)送信息前現(xiàn)接通該點(diǎn)缎脾，控制數(shù)傳機(jī)發(fā)射祝闻，延時(shí)一段時(shí)間后（電臺建立載波時(shí)間），再發(fā)送信息遗菠。后一種方法簡單联喘、實(shí)用，較好的解決了無線通信的接口問題辙纬。 
3豁遭、抗干擾設(shè)計(jì) 
為提高系統(tǒng)的可靠性，現(xiàn)場終端贺拣、數(shù)傳機(jī)党滓、PLC、直流溫壓電源及部分變送器裝于一個控制柜內(nèi)贤丐，各部分相對獨(dú)立狠楞，便于維護(hù)。PLC開關(guān)量輸入辙求、輸出與現(xiàn)場之間家繼電器隔離盲并，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弟诲，以減小電源“噪聲”吻悍，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置良好的接地。 
四但珍、PLC軟件設(shè)計(jì)
PLC終端軟件采用梯形圖語言編寫齐寻，為提高終端的抗干擾能力粉簇，軟件設(shè)計(jì)中采用了數(shù)字濾波、故障自檢刨吸、控制口令等措施蛀膊，保證控制操作的正確性和可靠性。程序設(shè)計(jì)采用模塊化底挫、功能化結(jié)構(gòu)恒傻，便于維護(hù)、擴(kuò)展建邓。終端軟件主要由下列模塊組成盈厘。 
1、初始化程序：設(shè)定各寄存器官边、計(jì)數(shù)器沸手、PLC工作模式、通信方式等參數(shù)初始值注簿。 
2契吉、數(shù)據(jù)采集子程序：對各路模擬量數(shù)據(jù)采集、濾波诡渴、平均等處理捐晶。 
3、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間子程序：對泵機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累計(jì)妄辩。 
4惑灵、脈沖量累計(jì)子程序：對電耗、流量伟蕾、儀表的輸出脈沖進(jìn)行累計(jì)私舱，并進(jìn)行標(biāo)度變換。 
5纽材、遙信子程序：檢測電機(jī)帮伙、閥門、報(bào)警開關(guān)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)敛纺。 
6鹰党、置初值子程序：由監(jiān)控中心對時(shí)間、電耗虹体、流量等累計(jì)參數(shù)按用戶的要求設(shè)定初始值钓藏。 
7、故障自檢子程序：檢測PLC的故障信息怨耸、校驗(yàn)信息精臭，并發(fā)往監(jiān)控中心。 
8乘颖、控制子程序：根據(jù)監(jiān)控中心的命令摇祖，或現(xiàn)場自控條件輸出相應(yīng)的操作眷篇。 
9、通訊子程序荔泳；完成與監(jiān)控中心的各種通信功能蕉饼。 
軟件流程見圖2 ，
其中通訊程序中玛歌，接收命令采用中斷處理昧港，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(shí)限制則通過設(shè)定內(nèi)部定時(shí)中斷來控制支子，其事件號為10创肥，定時(shí)時(shí)間由SMB34的值確定。為減少通信的誤碼值朋，采用偶校驗(yàn)及異或雙重校驗(yàn)措施叹侄。 
五、結(jié)論
本系統(tǒng)在軟昨登、硬件方面采取了多種措施圈膏，特別是現(xiàn)場終端選用了S7-200 PLC，提高了系統(tǒng)的可靠性篙骡，在鐵路供水系統(tǒng)取得了較好的應(yīng)用效果。本系統(tǒng)將無線通訊與S7-200 PLC有機(jī)的結(jié)合永炭，解決了現(xiàn)場分布較散掺昵、距離較遠(yuǎn)、范圍較大的系統(tǒng)監(jiān)控問題魏桅，在供水博遵、供電、供氣钳葬、油田敦驼、氣象、水文水利等部門有較好的應(yīng)用前景翩腹。
摘自廣州匯尼克機(jī)電設(shè)備有限公司

（總裝工程兵科研一所 ）

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