【正文】 據(jù)采集監(jiān)控控制系統(tǒng)，在各水源 地 傳送點組建分站，根據(jù) 管道壓力、水流量的數(shù)據(jù) 與閥門的開關(guān)狀態(tài)等情況 對水泵實現(xiàn)變頻控制，當(dāng)水資源不充分時低頻運行或者自動停止電機。 對于自來水公司供水系統(tǒng)的研究，國內(nèi)外自上個世紀(jì) 70年代以后，特別是變頻器技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用以來，在恒壓變頻供水上國內(nèi)外做過大量的研究 和應(yīng)用，即便在國內(nèi)的自來水公司，越來越多的企業(yè)開始重視恒壓供水和遠程監(jiān)控的作用，也做了大量的工作。 關(guān)鍵詞： 數(shù)傳電臺 ； PLC；變頻控制； 上位機 自來水公司供水系統(tǒng)的遠程控制 Abstract This paper mainly introduces the water pumping and supplying system of a water pany in a city. In the basis of wireless digital transmission stations ND250A, based on field instruments data acquisition and monitoring, using PLC control system and PC monitor realization of this pany, we can monitor and control the water supply of this pany’s five water head areas within the scope of several kilometers. And according to the realtime display of the host puter, we can control the impoundment of impounding reservoir and the quantity of the water pumping from the resource. Because it is a long distance between the pany’s water resource and they are also far away from the factory mastersubstation. Therefore the system needs to make all relative scattered source on the centralized management and control and monitoring, and to realize the remote control. In this process, according to the flow rate of water, the discharge of groundwater and the water pipe pressure, etc， also considering the peaks and troughs electricity time period, the system needs to control the operation of pump motor through the inverter. So we can achieve economic energy saving effect. Once the system is designed successful, it will be the fact that the water Wells collecting zone is unattended, and the operator can centralized allocate and control the water supply from each of the water source in the factory’s control centre room, so as to reduce the cost of storage water and save manpower and physical resources. At the same time, the system has powerful alarm and fault diagnosis function, and the engineers can easily make the system for failure analysis and maintenance。 XXXX 屆 分類號 ： 單位代碼： XXX 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位畢業(yè) 設(shè)計 (論文 ) 自來水公司 供水系統(tǒng)的遠程控制 姓 名 學(xué) 號 年 級 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 系（院） 指導(dǎo)教師 XXXX 年 XX 月 XX 日 THE WATERWORKS OF REMNTE CONTROL by Supervisor: 誠 信 聲 明 本人呈交 給 XX 大學(xué) 的這篇畢業(yè)論文，除了所注參考文獻和世所公認(rèn)的文獻外，全部是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下的設(shè)計成果。 at the same time, in the design and selection of software and hardware products, systems use the widely application products?；诠I(yè)以太網(wǎng)下的恒壓供水系統(tǒng)是目前自來水公司的一大熱點，也是未來自來水公司的一大發(fā)展趨勢。操作人員在主控室即根據(jù)系統(tǒng)的上位機所顯示的數(shù)據(jù)信息情況來監(jiān)測各水源地分站現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)。 主分自來水公司供水系統(tǒng)的遠程控制 2 站 將通過巡檢把故障信號采集到主控室給出報警。 自來水廠水 的 生產(chǎn)系統(tǒng)是一個多變量（如流量、溫度、壓力等）多任務(wù)（如水的輸送、投藥 /加氯控制、格柵與排泥控制 、濾池控制、出水泵起 /停控制、壓力控制、數(shù)據(jù)管理等）多設(shè)備（如電機、閥門、泵等）并具有時變性、耦合性和隨機性的復(fù)雜非線性系統(tǒng)。該產(chǎn)品在工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，尤其是有較強的是有較強的組網(wǎng)能力。 綜合各方面的因素，我們在本課題的系統(tǒng)中采用 日精系列的 ND250A 產(chǎn)品 ，該產(chǎn)品采用微處理器和先進的數(shù)字信號處理 DSP 芯片，借助 DSP 技術(shù)以軟件的方式實時地實現(xiàn)先進的無線數(shù)字調(diào)制解調(diào)算法、快速自適應(yīng)均衡算法和前向糾錯算法，從而保證了在各種惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中，數(shù)據(jù)傳輸性能的穩(wěn)定性和一致性，克服了傳統(tǒng)的用硬件實現(xiàn)的調(diào)制解調(diào)器因溫度變化或是環(huán)境惡化帶來的性能下降的缺點 。 3. 采用快速自適應(yīng)均衡技術(shù)以消除在傳輸 過程 中由于多徑、（中繼）群延時引起的波形失真、混迭以獲得最佳的接收性能 ，解調(diào)靈敏度高， 誤碼率優(yōu)于 106 4. 超強的前向糾錯 GF(256)ReedSolomon 碼和交織算法的結(jié)合，在惡劣的通信環(huán)境中保障了通信的可靠性 ； 設(shè)計有 Watchdog 以防止在工業(yè)環(huán)境中的干擾造成意外死機 ；環(huán)境溫度范圍達到 40℃～ +70℃ ， 滿足設(shè)備在野外惡劣環(huán)境中的可靠運行 。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用 得較多的調(diào)節(jié)方法。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 2. 配套齊全，功能完善，適用性強 ，性價比高 ： PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的 系列化產(chǎn)品。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 當(dāng) PLC投入運行后，其工作過程一般 分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。一般來說， PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如圖 3 所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。 據(jù)統(tǒng)計，我國的發(fā)電總量的 70%左右消耗在電動機上，風(fēng)機、水泵消耗我國發(fā)電總量的 40%左右。 PID 控制屬于閉環(huán)控制， 閉環(huán)控制系統(tǒng)（ closedloop control system）的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出（被控制量）會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。 1. 比例（ P）控制 ： 比例控制是一種最簡單的控制方式。因此，比例 +積分（ PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。它是根據(jù)被控過程的特性確定 PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。 根據(jù)本系統(tǒng)的實際情況， 調(diào)速變頻器我們采用西門子 MicroMaster430 型變頻器 （如圖 14所示） ，該變頻器適用于各種變頻驅(qū)動裝置，由于其操作靈活，所以在 許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，尤其適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機。 采用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計算機控制系統(tǒng)在硬件設(shè)計上，除采用工業(yè) PC 機外，系統(tǒng)大量采用各自來水公司供水系統(tǒng)的遠程控制 13 種成熟通 用的 I/O 接口設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備，基本不再需要單獨進行具體電路的設(shè)計。 組態(tài)軟件的 特點 組態(tài)軟件使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意地 完成 組態(tài)，完成最終的自動化控制任務(wù)，降低了系統(tǒng)集成的難度，節(jié)約了大量的設(shè)計時間，提高了系統(tǒng)的可靠性。一旦發(fā) 現(xiàn)故障報警信息，系統(tǒng)即顯示明顯報警畫面，向 PLC發(fā)出相應(yīng)動作指令，保存并記憶故障發(fā)生的時間、方位和原因等原始數(shù)據(jù)，還可根據(jù)客戶需求保存歷史數(shù)據(jù)、定時、實時打印數(shù)據(jù)。 5. 打印輸出：系統(tǒng)能定時或時時打印故障信息、 水源井 的液 壓 、 水的 流量、 水泵電機電流 等信息。 CPU 及各功能模塊皆使用插板式結(jié)構(gòu)，并帶有壓桿軟鎖定，提高了抗沖擊、抗振動能力。 傳感器的應(yīng)用 傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 2. 傳感器的動態(tài)特性是指傳感器在輸入變化時 ，它的輸出的特性。 本系統(tǒng)中 需要變送器轉(zhuǎn)換的參數(shù)信息有壓力、流量等。 同時， 水泵在運行期間出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)緊急停： 水泵不上水； 水泵或電機有異狀； 電機或電氣設(shè)備冒火和冒煙； 甭提嚴(yán)重漏水。現(xiàn)場手動操作具有比分布控制站和中央控制室更高的優(yōu)先權(quán)，只有將狀態(tài)開關(guān)打到自動狀態(tài)，自動控制程序才起作用。 水位檢測、流量檢測：超聲波水位計、超聲波流量計信號接入 。 由于系統(tǒng)點多而分散 ,所以非常適合采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，中心臺與分臺通過無線方式進行通訊連接，具體在中心臺和分臺各連接一臺無線數(shù)傳電臺，各分臺監(jiān)控設(shè)備能實時采集和記錄每個點的 相關(guān)數(shù)據(jù)信息情況 ，并通過無線數(shù)傳電臺發(fā)送給中心臺；中心臺工作人員自來水公司供水系統(tǒng)的遠程控制 22 作出判斷并發(fā)出指令，實現(xiàn)控制設(shè)備的運行。 由圖可知，我們可以很方便的通過 DB9 母型插座及相連的數(shù)據(jù)線來實現(xiàn)與各分站控制柜相關(guān)設(shè)備的相連。缺點是成本較高、必須要收發(fā)異頻工作，另外由于受帶寬的限制及轉(zhuǎn)發(fā)過程中信號失真的影響，對高于2400bps 的數(shù)據(jù)信號進行模擬中繼就會產(chǎn)生較大的誤碼，對某些特殊調(diào)制方式的數(shù)據(jù)信號(如 GMSK 或 CPFSK 等 )則根本無法進行中繼。 圖 32 主分站 PLC的外部接線圖 廠區(qū) 主分站 上位 控制的設(shè)計 廠區(qū)主分站上位控制系統(tǒng)主要實現(xiàn) 在 電腦上用 組態(tài)畫面上動態(tài)監(jiān)控 各個水源井水泵的運行狀態(tài)，實時顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數(shù)，超時報警，故障點自動閃爍，具有故障記錄，支持歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。達到有故障早發(fā)現(xiàn)，早處理。 整 個系統(tǒng) 的控制 軟件分為上位機監(jiān)控軟件和現(xiàn)場 PLC 控制軟件。 在本系統(tǒng)中， 監(jiān)控軟件 我們 選用 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 的通用版本的 MCGS作為工控機的應(yīng)用軟件 ，上位機與 PLC之間通過 自由端口 進行通信，可通過上位機的控制界面實現(xiàn)對控制對象的實時監(jiān)控功能 , 實現(xiàn)了對水廠各個系統(tǒng)的實時監(jiān)測，以及對歷史數(shù)據(jù)的記錄和對相關(guān)被控對象的報警等相關(guān)功能。 為完成本系統(tǒng)控制功能的要求， 廠區(qū) 主分站 系統(tǒng)主要 由以下幾部份組成 ，如圖 31 所示 ： A 主機： PC 或服務(wù)器； B 系統(tǒng)軟件：含數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)庫處理； C 數(shù)傳電臺：采用功率較大、連續(xù)工作能力強的數(shù)傳電臺，因為中心站的工作負(fù)荷較重，特別是在分站較多時，發(fā)射頻度會很高； D 直流穩(wěn)壓電源：要求抗高頻干擾能力強 、紋波小、并有足夠的帶載能力及連續(xù)工