基于紫金桥组态软件在无线传输的供水自动化控制系统方案———基于紫金桥组态软件在无线传输的供水自动化控制系统方案

某水厂按功能分为两部分，一部分是水源地；另一部分是水厂区，二者距离 2000m.水源地的任务是通过15台深井泵对水厂区的蓄水池进行供水；而水厂区的任务是对水池的水进行消毒处理，达标后，通过加压泵向市区管路进行恒压供水。

该厂有15口水源井（不含后期扩容井）及1 个水厂，水源井潜水泵电动机容量为××KW，配水厂内有配水泵房×座、清水池×座、变电站×个、加氯间×座，配水泵房内有×台配水泵，其中×台为变频调速泵，×台工频泵，加氯间有×台加氯机，另外配水管网设有×个远端压力测量点。

为了充分、合理和科学地利用及调配水资源，提高工作效率；同时考虑到此项目中的水源地与水厂调度中心有一定的距离（2 km），采用主、从站PLC＋数传电台的数据传输方式，并以此为基础搭建整个自来水厂的监控系统。

同时针对水厂制供水过程的特点和对控制系统的功能要求，并根据该厂的具体情况，决定采用西门子的S7－200和300系列PLC完成整个系统的现场数据检测、数据处理及计量以及水源地现场数据的采集与深井泵的控制.上位机软件采用紫金桥软件技术公司的紫金桥组态软件6.5，它具有设计起点高、适应性强，应用面广的特点，已经在国家“九五”项目、国家“863”计划、CIMS示范工程中发挥了 重要作用.软件的安全性、稳定性和 先进性都达到或超过了国内外同类软件的水平.价格与国内外同类软件相比更是有绝对的优势，目前已经广泛应用于供水、石化、炼油、冶金、电力、化工、汽车、环保、时政、交通、智能楼宇、水利等诸多行业。

水厂对控制系统的要求：
1、分散性
此水厂最大的特点是地域分散.水源地距离厂区2公里，同时各取水井之间相距500米以上，此外还要考虑到供水管网的各取压点，这样就造成整个系统I/O点分散，因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系统.此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分别地，互不影响地进行起动或停止控制。

2、小型化、集成化
以水源井为例，泵房内通常只有一口井，对一台泵的控制点数很少，对于管网测压点也很少.因此为了降低系统造价，控制系统需要小型化、低成本同时性能稳定的PLC控制器.我们选用西门子的S7－200系列，它可以充分满足工程的需要。

3、集中监控
为了节省人力，降低吨水成本，水源井常常是无人值守，操作人需要在主控室对整个水厂管网、取水泵站进行集中监控。

4、自适应性
水源井泵房内环境温度一年四季变化很大，对于北方地区更是如此，此外供水量随着季节和白天、夜晚有很大变化，控制系统应能适应环境和供水量的变化，保持稳定供水。

5、可扩展性
系统应采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品，并考虑一定的余量，为将来水厂的扩建及系统的变更打下基础。
系统构成：
·控制系统硬件
在控制系统中，用于各水源井泵站及配水泵房监控的PLC采用西门子的S7－200系列（具体视点数规模而定），主控室PLC采用西门子的S7－300系列，各泵房的变频器、配电柜、传感器、仪表不在此方案列举.主控室操作站计算机选用P4工控机无线通讯电台采用美国MDS公司数字电台MDS 2710.
　　
·控制系统监控组态软件
水厂的人机监控系统由位于水厂主控室的两套装有E尔组态软件的计算机操作站（一用一备）组成.同时可以在厂内各控制室、站或办公室安装客户端，进行远程、分布式监控.操作站安装Windows2000操作系统作为E尔运行平台.它可以提供监视、控制及数据采集等全部功能，是一个使用方便、可扩展性强、监控性能高的监控组态软件.具有以下特点
1．网络化体系结构
2．高效性：具体体现在采集速度10ms以下、历史精度为1ms、画面刷新小于100ms、网络通信延迟小于10ms
3．独有的画面导航树功能
4．组件式结构，易于为用户定制开发
5．适用于大规模网络化应用
6．单机版便宜，网络版客户端价格低
7．功能分层，可以在点一级、数据库脚本、画面脚本三个层面上实现你的计算式逻辑，前两级计算可被多个用户共享，后一级可以实现客户端特有逻辑（一般用于画面）

通过组态可以方便地由主站PLC中获取整个监控系统的状态参数及运行数据。可以实时监测水厂及水源地的各个现场数据、报警状态；显示与打印电流、压力及流量等各种曲线及报表，并将数据存入实时数据库中。此外，通过E尔强大的绘图功能，可以使界面更友好、生动，且操作方便.通过人机交互，可以方便地控制整个系统的运行。

3．通讯
主、从站PLC的通信主要是完成水源地深井泵的控制及现场数据的采集。由于水源与水厂有一定的距离（2KM），采用无线数传电台进行数据传输具有费用较低、组网方便、数据量大、实时性要求高、覆盖范围在50公里以内建专网方式合算且不受制于人,十分适合城市供水的控制要求。
控制系统功能
1.就地和远程控制方式.各配水泵、输水泵通过电气控制柜上的选择开关，可以选择就地控制方式和远程控制方式。远程控制是通过主控室计算机操作站由主站PLC控制泵启停，就地控制是用控制柜或现场操作箱上的按钮控制泵的启停。当PLC处于编程状态或出现故障时可以采用就在控制方式。就地和远程控制方式相互切换不会影响同时到泵的运行。

2.互为备用.在控制系统的功能设计上，各配水泵、输水泵都具有独立的控制功能互为备用，相互之间既可以在自动控制方式下实现任意组合联锁控制，也可以地手动控制方式下独立控制。同时中控室的两台操作站具有同等的功能且互为热备，当一台出现故障时也不会影响水厂的操作。

3. 出水压力自动设定
配水管网的压力损失大小随着供水量的变化而不同，供水量越大压力损失也越大。力了达到既满足用户对水压稳定的要求又能实现节能降耗的目标，根据出水量、出水压力及各测压点压力测量值，采用模糊控制的方法对出水压力进行自动设定。

4. 丰富的画面显示功能
在主控室计算机操作站显示的监控画面有工艺流程主画面、工艺流程分画面、高低压供电监控画面、设备操作画面、趋势图、调用菜单画面、报警画面、报表画面、防盗报警画面。操作人员通过调用这些画面可以全面地了解水厂的运行情况，并且很方便地对设备操作。

5. 故障诊断与报警处理功能
在各设备的操作画面中都列出其起动条件状态，如：上电情况、通讯状态、故障状态、就地/远程状态、热继状态等.记录报警发生时的有关信息，如：故障标签名称、报警信息、故障报警时间、确认报警时间等，并对报警信息进行管理。

6. 报表功能
本系统输出的报表有以下若干种，如输水工艺参数日报表、配水工艺参数日报表、输水工艺参数月报表、配水工艺参数月报表、水厂工艺参数年报表等等。

7. 远程监控功能
采用基于C/S(客户/服务器)架构的组态软件E尔3.6，可以实现了对水厂的远程监控。操作人员可在中央控制室对生产过程进行监控，同时公司经理、厂长、工程师也可以在办公室甚至家里监控水厂的运行情况。