基于無線數(shù)傳系統(tǒng)的水井無線電臺監(jiān)控

2022-01-10 17:47:11| 來源：網(wǎng)絡(luò)| 次| 0次

摘要：介紹了無線SCADA技術(shù)在水廠中的應(yīng)用，并著重介紹了基于PLC的水廠無線數(shù)傳系統(tǒng)中關(guān)于水井無線電臺監(jiān)控的解決方案，且詳細(xì)地介紹了整個(gè)工程的工藝概況和系統(tǒng)要求以及系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)等，系統(tǒng)硬件主要采用美國MDS公司的全數(shù)字無線數(shù)傳電臺和西門子公司的可鳊程控制器構(gòu)建無線通訊和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，軟件采用點(diǎn)對多點(diǎn)半雙工通訊模式。

眾所周知，無線監(jiān)控和傳統(tǒng)的監(jiān)控相比，無線監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)是一次投資，無需運(yùn)營費(fèi)用，在許多情況下，用戶往往由于受到地理環(huán)境和工作內(nèi)容的限制，例如山地、港口和開闊地等特殊地理環(huán)境，對有線網(wǎng)絡(luò)、有線傳輸?shù)牟季€工程帶來極大的不便，采用有線的施工周期將很長，甚至根本無法實(shí)現(xiàn)。這時(shí)，采用無線網(wǎng)、應(yīng)用無線監(jiān)控可以擺脫線纜的束縛，還有安裝周期短、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)、迅速收回成本的優(yōu)點(diǎn)。

下面以某水廠為例來介紹如何實(shí)現(xiàn)對水廠中水井的無線電臺監(jiān)控。

一、工藝概況

本文介紹的水廠是以地下水為水源的水廠，規(guī)劃供水管線36km，其中輸水管線5km，配水管線34km，一期工程設(shè)計(jì)供水能力為5萬噸/日。該廠有10口水源井、1口補(bǔ)壓井及1個(gè)配水廠，水源井潛水泵電動機(jī)容量為5臺85kW，4臺45kW，補(bǔ)壓井為45kW，配水廠內(nèi)有配水泵房1座，清水池2個(gè)，變電站1個(gè)，加氯間1座，綜合樓1座。配水泵房內(nèi)有6臺160kW配水泵，其中2臺為變頻調(diào)速泵，4臺工頻泵，由兩路10kV供電的變電站包括2臺10kV/o.4 kV，容量為800kVA的變壓器，加氯問有3臺加氯機(jī)，配水管網(wǎng)設(shè)有8個(gè)遠(yuǎn)端壓力測量點(diǎn)。

二、系統(tǒng)要求

(1)控制系統(tǒng)具有適應(yīng)高度分散性的特點(diǎn)。需要系統(tǒng)具有分散管理的控制能力，各配水泵，水源井能互不影響地進(jìn)行起動或停止控制。

(2)具有集中監(jiān)控，無人值守能力。操作人員可在中控室對整個(gè)水廠進(jìn)行集中監(jiān)控。

(3)控制系統(tǒng)需要小型化，低成本且具有集成SCADA通訊功能的控制器。

(4)控制系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)環(huán)境和供水量的變化，保持穩(wěn)定供水。

(5)以邏輯控制為主。

(6)具有可靠性、安全性。

(7)易維護(hù)性。系統(tǒng)應(yīng)具有強(qiáng)大的報(bào)警和故障自診斷功能，方便工程師對系統(tǒng)故障進(jìn)行分析和維護(hù)。

(8)可擴(kuò)展性。易于將來水廠的擴(kuò)建及系統(tǒng)的更新。

(9)開放性。要求上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有開放性，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)基于微軟公司的wind。wsNT，2000或9x平臺，支持各種規(guī)范的協(xié)議如OPC，0DBC，ActiVeX，DDE等。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要解決水廠中控室對各個(gè)水井?dāng)?shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)中包括一個(gè)主站和20個(gè)從站。其中：主站設(shè)在水廠中控室，從站分別設(shè)在各個(gè)水源井，配水管網(wǎng)測壓點(diǎn)及補(bǔ)壓點(diǎn)處。主站和從站之問采用無線通訊的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，本系統(tǒng)是一個(gè)典型的點(diǎn)對多點(diǎn)星型結(jié)構(gòu)無線通信系統(tǒng)。

四、硬件結(jié)構(gòu)

針對水廠制水過程的特點(diǎn)和對控制系統(tǒng)的功能要求，并根據(jù)該廠高度分散集中控制管理的具體情況，本系統(tǒng)選用美國MDs公司的全數(shù)字無線數(shù)傳電臺構(gòu)建

無線通信主設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用聚英電子公司的可編程控制器JY-RTU6640。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖見圖1。

無線數(shù)傳系統(tǒng)

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

五、軟件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)無線通訊SCADA系統(tǒng)采用點(diǎn)對多點(diǎn)半雙工通訊模式，主站PLC采用DFI半雙工主通訊方式，其他從站PLC控制器采用DFI半雙工從通訊方式，主站PLC采用對各從站輪詢方式并通過信息(MSG)指令來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的。DFI主從通訊方式不僅能實(shí)現(xiàn)主站與從站的通訊，而且能實(shí)現(xiàn)從站與從站的通訊。主站對從站的通訊可基于信息的輪詢方式或標(biāo)準(zhǔn)的輪詢方式。下面以一個(gè)主站控制5個(gè)從站為例來編制程序。部分

程序如下：

(1)主站程序

說明：主站采用SIEMENSCPU226為控制主機(jī)，采用

輪循的方式控制5個(gè)從站的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。

主程序：

LD SMO.1 //在第一個(gè)掃描周期

CALL Initialize //初始化

LD SM0.O

CALL NET //自由口通訊

InitiaIize：

LD SM0.0 //該位始終為1

Initialize:

LD SMO. 0 //該位始終為1

MOVB 16#09 , SMB3 0

//9600b/s,8位數(shù)據(jù)，無校驗(yàn)，1位停止位

MOVB 16#30,SMB87 //不允許接收，超時(shí)檢測

MOVW +5,SMW90

MOVB 100,SMB94

MovB 16#AA，sMB89

ATCH RCVcomplete,23

ATCH XMTcomplete,9

...

LD SM0.0

MOVB 0,VB1298 //發(fā)送區(qū)校驗(yàn)

MOVD &VB1201,VD1400

FOR VW1404,1,96

LD SM0.0

XORB *VD1400,VB1298

INCD VD1400

LD V1450.0

LPS

R SM87.7,1 //不允許接收

RCV VB1000,0 //刷新

XMT VB1200,0 //發(fā)送

LRD

TON T33,50 //定時(shí)500ms

LPP

A T33

R V1450.0,1

S V1450.1,1

LD V1450.1

S SM87.7,1

TON T34,50 //定時(shí)500MS

RCV VB1000,0 //接收

A T34

R V1450.1,1

...

xMT complete 中斷：

LD SM0.0

S V1450.1,1

R V1450.0,1

(2)從站程序

主程序：

LD SMO.1 //在第一個(gè)掃描周期

CALL Initialize //初始化

LDN SMO.7 //若轉(zhuǎn)換到TERM模式

R SM30.O，1 //設(shè)置為PPI協(xié)議

DTCH 23 //禁止各種中斷

DTCH 9

DTCH 10

SMo. 7 //若轉(zhuǎn)換到RUN模式

S S M30.0,1

ATCH RCVcomplete，23

//接收完成事件連接到中斷程序o

ATCH XMTcomplete，9

//發(fā)送完成事件連接到中斷程序1

Initialize：

...

LD SMO.O

XORB *VDl402。VBl400

INCD VDl402

LDB=VBl001，VBl20l //接收到的地址與本機(jī)地址比較

B=VBl098，VBl400 //校驗(yàn)正確

ATHVBl002，VBl500，96 //譯碼：ASICC--l6進(jìn)制

MOVB 10，SMB34

ATCH INT一2,lO

CRETI

NOT

RCV VBlOOO，O

xMTcomplete中斷程序：

D SMO.O

CV VBl000，0

INT一2中斷程序：

...

六、系統(tǒng)安裝調(diào)試及運(yùn)行

本系統(tǒng)中，由于傳輸距離較遠(yuǎn)，為減小系統(tǒng)損耗，主站采用200MHz高增益全向天線，采用國產(chǎn)低損耗電纜作饋線，各從站使用200MHz高增益定向天線及國產(chǎn)低損耗饋線。因水廠周圍高大建筑較多，為確保系統(tǒng)運(yùn)行正常，工程實(shí)施前對無線系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)地電測，并根據(jù)電測數(shù)據(jù)確定主、從站天線架設(shè)高度。