1 引言
本工程是為某市供水系統(tǒng)設計的自動化控制系統(tǒng)，目標是以水廠蓄水池水位及供水的出水口壓力為最終控制對象實現(xiàn)優(yōu)化調水。該城市供水調度系統(tǒng)主要包括兩大部分：水源地引水采集系統(tǒng)及水廠恒壓輸水系統(tǒng)。水源地引水采集系統(tǒng)主要由現(xiàn)地供水井群組成。每組供水井群設一個現(xiàn)地井群集中控制室，每眼水井設一現(xiàn)地控制井房?，F(xiàn)地井群集中控制室設有本組水泵啟停集中控制系統(tǒng)，對水源地各水井泵的引水及變頻泵的對外供水進行統(tǒng)一協(xié)調控制。水廠恒壓輸水系統(tǒng)主要由總控室中心控制系統(tǒng)、高低壓配電系統(tǒng)、蓄水池、二泵房等組成，二泵房負責直接向城市供水，總控室中心控制系統(tǒng)作為遠程監(jiān)控站點，實現(xiàn)井群的遠程集中管理和協(xié)調，保證最優(yōu)蓄水池水位和最優(yōu)出水口壓力?？偪厥抑行?a >控制系統(tǒng)是整個調度系統(tǒng)的核心。
本項目采用Siemens S7 200和S7 300 PLC設計監(jiān)控系統(tǒng)，采用Simatic WinCC作為上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)集網(wǎng)絡通信、現(xiàn)場總線、PLC控制器、工控機、微波通訊等先進設備和自動控制，遠程監(jiān)控等諸多先進技術于一體，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術和自動化技術在城市供水系統(tǒng)中的應用。
2 控制系統(tǒng)構成
供水系統(tǒng)總體按現(xiàn)地站單井單元，現(xiàn)地站井群系統(tǒng)，上為中心控制站，中心總控系統(tǒng)四部分來設計，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。 
圖1系統(tǒng)總體框圖
2.1現(xiàn)地站單井控制系統(tǒng)
現(xiàn)地站單井控制系統(tǒng)PLC使用S7-222，現(xiàn)地站井群控制系統(tǒng)PLC使用S7-314。兩者以Profibus現(xiàn)場總線相連，在預定的信息周期內交換信息?，F(xiàn)地站單井控制系統(tǒng)接收井群現(xiàn)地集中站S7-314的控制信號，完成整個單井系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對電機的手動、本地集中及遠程控制，通過CP 340 通訊處理器和無線數(shù)傳電臺FC-201與上位中心控制系統(tǒng)相連，完成整個井群現(xiàn)地集站的數(shù)據(jù)采集和傳送。井群畫面如圖2所示。
 現(xiàn)地站井群PLC軟件程序主要是與下位（各個單井）的通訊處理程序、與上位的通訊處理程序、井群泵啟停本地集中控制程序、井群泵啟停本地遠程控制程序。
2.2二泵房控制系統(tǒng)
二泵房系統(tǒng)負責直接向城市供水，二泵房內PLC采用西門子S7-314可編程控制器，通過Profibus現(xiàn)場總線與上位機相連，它是泵房內控制柜的核心，接收上位機的控制信號控制變頻調速，實現(xiàn)對電機啟動、停止、復位等信號的邏輯控制；對壓力、流量、水位、電流、轉速等信號的采集和數(shù)值轉換并回傳到上位機，接收上位機的閥門開度控制信號實現(xiàn)供水優(yōu)化；對電機等設備的過流、過壓保護等等。
2.3上位中心控制站
作為現(xiàn)場所有單井的集中控制中心，擔負著現(xiàn)場所有單井液位、壓力、電壓、電流及各井泵運行狀態(tài)等信息的集中存儲、管理，同時，作為集中控制中心，擔負著現(xiàn)場所有單井泵的遠程啟停集中控制。另外，上位中心控制站PLC還擔負著與總控室監(jiān)控中心的實時數(shù)據(jù)交換。上位中心控制站PLC一方面根據(jù)水廠蓄水池液位進行遠程自動啟停井泵，根據(jù)總控室監(jiān)控中心控制命令進行現(xiàn)場泵的啟停。另一方面采用循環(huán)輪巡的方式，實時采集單井各現(xiàn)場數(shù)據(jù)。中心控制站PLC與下位井群PLC通過無線數(shù)傳電臺方式進行通訊。程序主要完成壓力檢測，供水泵的軟啟停及頻率檢測控制等功能。
2.4總控室中心總控系統(tǒng)
所有水源地單井泵的啟停供水以及水廠輸水泵的變頻恒壓輸水均由總控室中心控制系統(tǒng)來控制，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的合理調度、管理及監(jiān)控?？偪厥抑行?a >控制單元選用帶PROFIBUS-DP網(wǎng)卡（CP5611）接口的工控機WINCC為總主站，通過Profibus現(xiàn)場總線與二泵房的S7-314和井群中心的S7-314相連，通過二泵房的S7-314在每一個信息周期內收集變頻器狀態(tài)、閥門狀態(tài)、壓力、流量、水位等信息并且控制閥門，以配合控制各水泵的啟停及轉速，達到優(yōu)化的目的。形成多級遠程分布式控制系統(tǒng)?？偪厥抑行?a >控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能為：實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析及處理、控制調節(jié)功能、畫面顯示、遠程通信、人機對話、安全驗證。監(jiān)視畫面包含有水源地所有泵站的運行情況、供水流程等，一屏顯示一個畫面，而且系統(tǒng)采集的各數(shù)據(jù)信息能在相應的動態(tài)畫面上實時顯示。每個畫面都有畫面切換控制按鈕，可以方便的實現(xiàn)畫面切換和各種操作。
整個系統(tǒng)對于各個控制系統(tǒng)單元的水壓力、閥門開度、泵頻率等多個基本控制回路采用PID控制，并在上位機使用模糊控制等智能調度算法，保證城市供水的穩(wěn)定和高效。各主從站之間均通過標準的PROFIBUS-DP總線進行通訊，形成了多級遠程分布式控制系統(tǒng)，保證了 |
