基于无线数传系统的水井无线电台监控

        摘 要：介绍了无线SCADA技术在水厂中的应用，并着重介绍了基于PLC的水厂无线数传系统中关于水井无线电台监控的解决方案，且详细地介绍了整个工程的工艺概况和系统要求以及系统的硬件和软件结构等，系统硬件主要采用美国MDS公司的全数字无线数传电台和西门子公司的可鳊程控制器构建无线通讯和数据采集系统，软件采用点对多点半双工通讯模式。

        众所周知，无线监控和传统的监控相比，无线监控的优点是一次投资，无需运营费用，在许多情况下，用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制，例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。这时，采用无线网、应用无线监控可以摆脱线缆的束缚，还有安装周期短、维护方便、扩容能力强、迅速收回成本的优点。

        下面以某水厂为例来介绍如何实现对水厂中水井的无线电台监控。

        一、工艺概况

        本文介绍的水厂是以地下水为水源的水厂，规划供水管线36km，其中输水管线5km，配水管线34km，一期工程设计供水能力为5万吨/日。该厂有10口水源井、1口补压井及1个配水厂，水源井潜水泵电动机容量为5台85kW，4台45kW，补压井为45kW，配水厂内有配水泵房1座，清水池2个，变电站1个，加氯间1座，综合楼1座。配水泵房内有6台160kW配水泵，其中2台为变频调速泵，4台工频泵，由两路10kV供电的变电站包括2台10kV/o.4 kV，容量为800kVA的变压器，加氯问有3台加氯机，配水管网设有8个远端压力测量点。

        二、系统要求

        (1)控制系统具有适应高度分散性的特点。需要系统具有分散管理的控制能力，各配水泵，水源井能互不影响地进行起动或停止控制。

        (2)具有集中监控，无人值守能力。操作人员可在中控室对整个水厂进行集中监控。

        (3)控制系统需要小型化，低成本且具有集成SCADA通讯功能的控制器。

        (4)控制系统应能适应环境和供水量的变化，保持稳定供水。

        (5)以逻辑控制为主。

        (6)具有可靠性、安全性。

        (7)易维护性。系统应具有强大的报警和故障自诊断功能，方便工程师对系统故障进行分析和维护。

        (8)可扩展性。易于将来水厂的扩建及系统的更新。

        (9)开放性。要求上位机监控系统具有开放性，监控系统应基于微软公司的wind。wsNT，2000或9x平台，支持各种规范的协议如OPC，0DBC，ActiVeX，DDE等。

        三、系统结构

        本系统主要解决水厂中控室对各个水井数据的采集和监控。整个系统中包括一个主站和20个从站。其中：主站设在水厂中控室，从站分别设在各个水源井，配水管网测压点及补压点处。主站和从站之问采用无线通讯的方式进行数据传输，本系统是一个典型的点对多点星型结构无线通信系统。

        四、硬件结构

        针对水厂制水过程的特点和对控制系统的功能要求，并根据该厂高度分散集中控制管理的具体情况，本系统选用美国MDs公司的全数字无线数传电台构建

        无线通信主设备，数据采集设备采用聚英电子公司的可编程控制器JY-RTU6640。系统硬件结构图见图1。

        图1 系统硬件结构示意图

        五、软件结构

        本系统无线通讯SCADA系统采用点对多点半双工通讯模式，主站PLC采用DFI半双工主通讯方式，其他从站PLC控制器采用DFI半双工从通讯方式，主站PLC采用对各从站轮询方式并通过信息(MSG)指令来实现数据交换的。DFI主从通讯方式不仅能实现主站与从站的通讯，而且能实现从站与从站的通讯。主站对从站的通讯可基于信息的轮询方式或标准的轮询方式。下面以一个主站控制5个从站为例来编制程序。部分

        程序如下：

        (1)主站程序

        说明：主站采用SIEMENSCPU226为控制主机，采用

        轮循的方式控制5个从站的数据接收和发送。

        主程序：

        LD SMO.1 //在第一个扫描周期

        CALL Initialize //初始化

        LD SM0.O

        CALL NET //自由口通讯

        InitiaIize：

        LD SM0.0 //该位始终为1

        Initialize:

        LD SMO. 0 //该位始终为1

        MOVB 16#09 , SMB3 0

        //9600b/s,8位数据，无校验，1位停止位

        MOVB 16#30,SMB87 //不允许接收，超时检测

        MOVW +5,SMW90

        MOVB 100,SMB94

        MovB 16#AA，sMB89

        ATCH RCVcomplete,23

        ATCH XMTcomplete,9

        ...

        ...

        LD SM0.0

        MOVB 0,VB1298 //发送区校验

        MOVD &VB1201,VD1400

        FOR VW1404,1,96

        LD SM0.0

        XORB *VD1400,VB1298

        INCD VD1400

        NEXT

        LD V1450.0

        LPS

        R SM87.7,1 //不允许接收

        RCV VB1000,0 //刷新

        EU

        XMT VB1200,0 //发送

        LRD

        TON T33,50 //定时500ms

        LPP

        A T33

        R V1450.0,1

        S V1450.1,1

        LD V1450.1

        S SM87.7,1

        TON T34,50 //定时500MS

        RCV VB1000,0 //接收

        A T34

        R V1450.1,1

        ...

        ...

        xMT complete 中断：

        LD SM0.0

        S V1450.1,1

        R V1450.0,1

        (2)从站程序

        主程序：

        LD SMO.1 //在第一个扫描周期

        CALL Initialize //初始化

        LDN SMO.7 //若转换到TERM模式

        EU

        R SM30.O，1 //设置为PPI协议

        DTCH 23 //禁止各种中断

        DTCH 9

        DTCH 10

        LD

        SMo. 7 //若转换到RUN模式

        EU

        S S M30.0,1

        ATCH RCVcomplete，23

        //接收完成事件连接到中断程序o

        ATCH XMTcomplete，9

        //发送完成事件连接到中断程序1

        Initialize：

        ...

        ...

        LD SMO.O

        XORB *VDl402。VBl400

        INCD VDl402

        NEXT

        LDB=VBl001，VBl20l //接收到的地址与本机地址比较

        B=VBl098，VBl400 //校验正确

        ATHVBl002，VBl500，96 //译码：ASICC--l6进制

        MOVB 10，SMB34

        ATCH INT一2,lO

        CRETI

        NOT

        RCV VBlOOO，O

        xMTcomplete中断程序：

        D SMO.O

        CV VBl000，0

        INT一2中断程序：

        ...

        ...

        六、系统安装调试及运行

        本系统中，由于传输距离较远，为减小系统损耗，主站采用200MHz高增益全向天线，采用国产低损耗电缆作馈线，各从站使用200MHz高增益定向天线及国产低损耗馈线。因水厂周围高大建筑较多，为确保系统运行正常，工程实施前对无线系统进行了实地电测，并根据电测数据确定主、从站天线架设高度。

        七、结 语

        该工程已安装施工并调试完成，现系统已安全运行5年。该项目的顺利实施提高了水厂供水系统的自动化水平，为科学有效管理水厂供水能力打下了坚实的基础。