自来水厂监控系统中GPRS技术和PLC的运用

吴笑渊（浦江水务集团有限公司，浙江浦江，322200）



自来水厂监控系统中GPRS技术和PLC的运用

吴笑渊
（浦江水务集团有限公司，浙江浦江，322200）

摘要：水是生命之源，随着经济的发展及人们对水需求量的增大，自来水厂应该逐渐改进着供水系统的运行模式，在监控系统中引进GPRS和PLC技术，不仅能使供水体系更完善，还能进一步提高其智能监管的程度。

关键词：自来水厂；监控系统；GPRS；PLC

1 监控系统结构设计

1.1 系统控制特点和控制要求。监控系统一个显著的特点就是所需监管的设备总量大，分布广，造成的后果就是数据传输相对分散，传输总量相对较大，这就要求数据的传输应具备一定的安全可靠性。监管控制系统要求同一管理供水和引水体系，这样才能保证整个的供水体系高效运作，整个供水过程应保证水厂蓄水池水位的稳定，这样才能保证城区供水的稳定。

1.2 监控系统的网络结构。系统的组网原则主要按照“无人值班，少人值守”开展，并根据供水设备的分布情况及对供水设备的控制要求进行适当调整。供水系统网络组成主要基于PLC控制核心，应用GPRS无线通信技术，采用分层式计算机对供水系统进行监控，整个的监管体系综合了计算机核心控制、数据远程采集自动化存储处理以及网络通信等多方面技术，为了实现自来水厂的智能化、现代化的监管模式。

如图1 所示为控制系统的网络结构的例子。系统按区域主要分为两部

分：内部厂区和外部厂区。一个PLC S7-200工作站被置于厂区内部，分别通过WDS2710对数据其进行收集。通过两层网络结构对其进行网络连接，上层部分为通过以太网将其与上位机进行连接，下层主要连有232/485转换模块对数据进行转换。厂区外部主要由若干个水源井泵站组成，其控制单元主要由PLC S7-200工作站组成并采用三层网络结构进行管理，下层也是通过232/485转换实现总线与水源井所需的智能仪表直接相连，上层网络结构在厂区内原有两层网络结构的基础上增加了GPRS网络，以实现监控区与水源井间长距离的数据传输。

2 监控系统关于硬件设计

2.1 PLC控制单元。我们这里的主控器主要选择西门子公司生产的S7200系列的PLC，整个过程的核心控制单元选用CPU226。CPU226同时具备24输入、16输入合计40个数字量I/0点，具有高达30kHz的高速计算器6个，同时可以2路同时进行相对独立的20kHz的高速脉冲输出，同时主控器还包括了微分、积分、比例控制器。控制系统具备的两个RS485通信-编程口具有三种通信模式：MPI通信协议、PPI通信协议以及自由方式通信。其中一个接口接通信模块SINAUTMD720-3，另一个接口连接水位和闸门位置安装的传感器。

图1　控制系统的网络结构

2.2 人机界面操作站。调控闸门位置的操作站选用的主计算机是研华IPC-610/P4/2.0G/256M/80G型号控制机，附件配有打印机、USB电源及一台液晶显示器，操做站上安装的STMACTICWinCC软件可以实现对闸门状态的视频和数值控制，从而实现对闸门的调节。同时现场还配有通过PROFIBUS-DP总线与EM277相连的SIMATICTP270 型触摸屏。

2.3 通信监控设备。系统所采用的GPRS无线数据通讯模块SINAUTMD720 -3是S7-200系列PLC专用模块，这汇总模块的组成主要包括天线、GPRS通信管理软件以及GPRS调制解调器，通过这三个主要部分的连接实现PLC与GPRS的无线连接。这种通信模块的主要具备了以下几项功能：鉴于SINAUTMICROSC所具备的路由器功能，实现了与其它调制解调器的数据交换功能；GSM服务的存在实现了SMS和传真消息的发布；基于IP的设置监控系统可以直接与互联网建立连接；通过AT命令可以对CSD 和GPRS进行连接；还可以对S7-200的数据访问起到一定的保护作用。网景达GatePlusVGW2000成为监控系统的首选，因为该款防火墙具有较多的交换机连接口而且具备带宽绑定功能，除此之外超强的上网管理功能也是我们选择它的原因。监控系统的数据采集与传输涉及以下几个方面：（1）现场的数据采集和处理，采集和处理工作主要由S7-200完成（2）数据的传输，采集的数据经过GPRS模块，由S7-200传输到GPRS网络，进一步发送到互联网上（3）之后数据经ADSLModem信号解调、路由端VPN解码得以穿越防火墙被传输到指定的数据中心服务器进行分类和汇总处理（与此同时伴随着数据中心与PLC工作站间的指令传输）。

3 监控体系网络组态

S7-200PLC对水源井及水泵数据的采集和控制主要是通过下载到控制器中STEP7-MICRO/WIN32V4.0软件来完成的。STEP7 5.4编程工具可以将采集的数据的管理、编程乃至通信集中到一个共同的环境下完成，其全集成自动化的特点使得成为S7－300PLC 的网络组态和硬件配置及编程的首要控制单元。I/0控制器，只需要对TCP/IP程序交换的专用模块进行调节，调节出功能模块FB63和FB64，便可实现PN-I/0控制器间的数据传输和通信。

4 结束语

通过先进的GPRS技术实现自来水厂对各个环节的远程监控，运用稳定、便捷、安全的PLC硬件对水处理的各个现场环节进行控制，GPRS与PLC技术的结合使得自来水厂的供给能力得到很大程度提高，同时自动化程度的提高进一步改善了自来水厂工作人员的工作环境，提高了自来水厂向市区供水的效率。

参考文献

[1]赖源平，刘振汗，梁联坚．南洲水厂自动化综合监控系统[J]．中国给水排水，2006，22（20）：61－65．

[2]刘立康,孙龙杰.移动通信技术与终端[M].北京:电子工业出版社,2011.

图2　网络组态示意图

图2　为网路组态图。从图中可以看出加药间在与泵池通过PLC进行相互操作和通信时，采用的是无需添加任何硬件便可通过PLC集成的PN口进行互联网通信的DX通信方式，这种方式源自PROFINet结构。作为PROFINet结构下两个完全相同的PN-

Application of GPRS technology and PLC in monitoring system of water supply plant

Wu Xiaoyuan

（Pujiang Water Group Co., Ltd.Zhejiang Pujiang，322200）

Abstract：Water is the source of life,With the development of economy and people's demand for water increases,Waterworks should gradually improve the water supply system operation mode,Introduction of GPRS and PLC technology in the monitoring and control system,not only can make the water supply system more perfect,also can further improve the degree of intelligent regulation.

Keywords：Waterworks;Monitor and control system;GPRS; PLC