1引言

本工程是為某市供水系統設計的自動化控制系統，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優化調水。該城市供水調度系統主要包括兩大部分：水源地引水采集系統及水廠恒壓輸水系統。水源地引水采集系統主要由現地供水井群組成。每組供水井群設一個現地井群集中控制室，每眼水井設一現地控制井房。現地井群集中控制室設有本組水泵啟停集中控制系統，對水源地各水井泵的引水及變頻泵的對外供水進行統一協調控制。水廠恒壓輸水系統主要由總控室中心控制系統、高低壓配電系統、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作為遠程監控站點，實現井群的遠程集中管理和協調，保證最優蓄水池水位和最優出水口壓力。總控室中心控制系統是整個調度系統的核心。

本項目采用SiemensS7200和S7300PLC設計監控系統，采用SimaticWinCC作為上位機監控系統軟件，系統集網絡通信、現場總線、PLC控制器、工控機、微波通訊等先進設備和自動控制，遠程監控等諸多先進技術于一體，充分體現了現代信息技術和自動化技術在城市供水系統中的應用。

2控制系統構成

供水系統總體按現地站單井單元，現地站井群系統，上為中心控制站，中心總控系統四部分來設計。

2.1現地站單井控制系統

現地站單井控制系統PLC使用S7-222，現地站井群控制系統PLC使用S7-314。兩者以Profibus現場總線相連，在預定的信息周期內交換信息。現地站單井控制系統接收井群現地集中站S7-314的控制信號，完成整個單井系統的數據采集，實現對電機的手動、本地集中及遠程控制，通過CP340通訊處理器和無線數傳電臺FC-201與上位中心控制系統相連，完成整個井群現地集站的數據采集和傳送。

現地站井群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

二泵房系統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供水優化；對電機等設備的過流、過壓保護等等。

2.3上位中心控制站

作為現場所有單井的集中控制中心，擔負著現場所有單井液位、壓力、電壓、電流及各井泵運行狀態等信息的集中存儲、管理，同時，作為集中控制中心，擔負著現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控中心的實時數據交換。上位中心控制站PLC一方面根據水廠蓄水池液位進行遠程自動啟停井泵，根據總控室監控中心控制命令進行現場泵的啟停。另一方面采用循環輪巡的方式，實時采集單井各現場數據。中心控制站PLC與下位井群PLC通過無線數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

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來控制，實現整個系統的合理調度、管理及監控。總控室中心控制單元選用帶PROFIBUS-DP網卡（CP5611）接口的工控機WINCC為總主站，通過Profibus現場總線與二泵房的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、閥門狀態、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，達到優化的目的。形成多級遠程分布式控制系統。總控室中心控制系統主要實現功能為：實時數據采集、數據分析及處理、控制調節功能、畫面顯示、遠程通信、人機對話、安全驗證。監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，而且系統采集的各數據信息能在相應的動態畫面上實時顯示。每個畫面都有畫面切換控制按鈕，可以方便的實現畫面切換和各種操作。

整個系統對于各個控制系統單元的水壓力、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，保證了通訊的質量。

3結束語

本文綜合智能控制、計算機、網絡信息和現場總線技術，根據供水網絡的現狀，通過對控制策略和現場總線技術的詳細分析，設計并建立了遠程區域網絡智能監控調度系統。

本系統于2004年7月投入運行，目前，系統運行穩定可靠，穩定了水壓，減少了供水管網的維修次數。長時間使用后，據反饋自動調節的效果與一個有經驗的工程技術人員調節尺度基本相符，結合操作人員的實際經驗，自動控制取得了顯著成效。