基于MPI網(wǎng)絡(luò )的自來(lái)水廠(chǎng)分布式監控系統

摘要：一種自來(lái)水廠(chǎng)分布式監控系統的設計。該系統的主、從站PLC之間采用MPI網(wǎng)絡(luò )通信，具有運行可靠、性能價(jià)格比高的特點(diǎn)，適用于中小規模的分布式監控場(chǎng)合。

目前，應用于各種領(lǐng)域和場(chǎng)合的計算機分布式監控系統種類(lèi)繁多，設計方法和構成方式各不相同，但共同的目標都是朝著(zhù)高效、可靠和通用方向發(fā)展。此外，所設計的監控系統應具有較高的性能價(jià)格比也是業(yè)內人士的共識。筆者根據多年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，設計了一種性能價(jià)格比較高的適用于中小型的分布式數據采集與監控，運行效果良好。

1 監控系統的構成

某自來(lái)水廠(chǎng)按功能分為兩部分，一部分是水源地；另一部分是水廠(chǎng)區，二者距離 900m。水源地的任務(wù)是通過(guò)三臺深井泵對水廠(chǎng)區的蓄水池進(jìn)行供水；而水廠(chǎng)區的任務(wù)是對水池的水進(jìn)行消毒處理后，通過(guò)加壓泵向市區管路進(jìn)行恒壓供水。

整個(gè)監控系統由位于水廠(chǎng)區的上位PC機、主站PLC和水源地的三個(gè)從站PLC構成（見(jiàn)圖1）。上位PC機通過(guò)CP5611MPI卡與主站PLC完成整個(gè)系統的現場(chǎng)數據檢測、數據處理及計量等工作。主站PLC完成兩方面任務(wù)，一是水廠(chǎng)區現場(chǎng)數據的采集及市區恒壓供水的控制；二是與水源地的三個(gè)從站進(jìn)行通信，完成水源地現場(chǎng)數據的采集與深井泵的控制。

監控系統的主站和從站PLC都選用西門(mén)子S7系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品在工程領(lǐng)域應用廣泛，尤其是有較強的是有較強的組網(wǎng)能力。S7系列PLC通常有四種組網(wǎng)方式：點(diǎn)對點(diǎn)、MPI多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)。其中PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)的應用目前較為普遍，它有較好的通用性，速度達12Mbps，距離達28.5km，相關(guān)應用著(zhù)作也較多。而其它方式如工業(yè)以太網(wǎng)方式對硬件要求較高；點(diǎn)對點(diǎn)的速度太慢，都不適合本監控系統。相對而言，MPI網(wǎng)絡(luò )速度可達187.5Mbps；通過(guò)一級中繼器可達距離1km。根據水廠(chǎng)的具體情況，我們最后確定了以MPI方式組成網(wǎng)絡(luò )，主站CPU為S7-300系列的CPU312IFM；從站為S7-200系列的CPU222.這樣既滿(mǎn)足了系統要求，又相對于PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )節省了三分之一的開(kāi)銷(xiāo)，更重要的是為中小規模場(chǎng)合的分布式監控系統的設計提供了一種較高性能價(jià)格比的設計方法。至于中繼器的選擇，由于PLC的物理層采用RS485接口，所以有很多相關(guān)的第三方產(chǎn)品支持。從中我們選用一種帶防雷保護的中繼器，使系統的安全運行得到了保障。

2 主部PLC控制原理

主站PLC有三個(gè)任務(wù)：

（1）水廠(chǎng)現場(chǎng)數據采集；

（2）供水管恒壓力控制；

（3）水源地數據采集及深井泵遠程控制。

以CPU312IMF為核心的主站控制電路如圖2所示。

首先，水廠(chǎng)現場(chǎng)數據有7路模擬量，我們選擇的AI/AO擴展模塊為SM334，它包括4路模擬量輸入和2路模擬量輸出。為降低成本，我們用2片CD4066模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行擴展，構成8路AI輸入。當AO2輸出0V時(shí)，選通4066-1的4路模擬量輸入；而當AO2輸出10V時(shí)選通4066-2的4路模擬量。這種分時(shí)采集的方法利用PLC編程較易實(shí)現。實(shí)際應用中，分時(shí)操作時(shí)間間隔為100ms，各個(gè)采集量的含義及內存地址如表1所示。

表1 水廠(chǎng)區模擬量數據

名 稱(chēng)AI地址內存AO2輸出（V）含 義電壓PIW256MW00變頻控制柜電源電壓電流1PIW258MW201#水泵工作電流電流2PIW260MW402#水泵工作電流備用PIW262MW60備用流量PIW256MW1010供水流量壓力PIW258MW1210供水母管壓力液位PIW260MW1410蓄水池液位余氯PIW262MW1610蓄水池水中余氯含量

其次，對水廠(chǎng)加壓泵的控制采取變頻調速技術(shù)，以供水母管壓力為被控量，實(shí)現恒壓力控制。水廠(chǎng)加壓泵有P1和P2兩臺，在恒壓力控制過(guò)程中，根據市政區用水流量的大小變化，PLC要通過(guò)數字輸出端口Q124.0～3控制兩臺泵的工作狀態(tài)。兩臺加壓泵共有5種工作狀態(tài)，如表2所示。

表2 P1和P2水泵的工作狀態(tài)

狀態(tài)Q124.0.1.2.3說(shuō) 明S11000P1變頻 P2停機S20110P1工頻 P2變頻S30010P1停機 P2變頻S41001P1變頻 P2工頻S00000系統停機

5種工作狀態(tài)的相互轉換如圖3所示。當然，實(shí)際PLC編程時(shí)，要根據水泵的工作特點(diǎn)，應利用定時(shí)器加入適當的延時(shí)，在我們設計的系統中，欠壓加泵延時(shí)為90秒；超壓減泵延時(shí)為60秒。

供水壓力閉環(huán)控

【基于MPI網(wǎng)絡(luò )的自來(lái)水廠(chǎng)分布式監控系統】相關(guān)文章：

基于VB的分布式監控系統通信設計03-18

基于SNMP及串口通信的網(wǎng)絡(luò )監控與報警系統03-07

基于PLC的閘門(mén)監控系統設計03-07

基于Winodws CE的嵌入式網(wǎng)絡(luò )監控系統的設計與實(shí)現03-18

基于GPRS遠程電機監控系統的設計03-07

基于WebAccess的水情水質(zhì)遠程監控系統03-07

基于GPRS的夜景照明遠程監控系統03-07

基于LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)的機房監控系統03-19

基于計算機網(wǎng)絡(luò )的監控系統應用研究12-06