基于GPRS的恒压供水系统

“StoneView”把核心监控功能作为一个对象封装起来，是一套恒压供水控制系统的管理中心、调度中心。可以完成整个系统的调度功能，显示现场设备运行情况，实现历史数据存储，报警输出，报表打印等功能，并提供OPC接口与远方调度站进行实时数据通讯。“StoneView”安装在一台工控机上，使用两个显示卡，并扩展成两个组态画面，每个画面显示不同的内容，并进行切换，其组态画面如下：

图3 组态画面

　　3.2 PLC程序的实现

　　水厂供水要保持水压稳定在一定范围内，但城市用水量是动态的，白天用水量大，晚上用水量小。如何保证供水量波动时水压恒定是一个必须解决的问题。本文采用S7-200PLC、西门子MM430变频器等组成全自动恒压供水控制系统主站，根据管网压力自动调节供水流量，使管网压力恒定。

　　变频调速恒压供水控制系统采用1台变频器拖动4台电动机的启动、运行与调速，其中3台大电动机（220kW）和1台小电动机（160kW）分别采用循环使用的方式运行。通过把管网压力信号、变频器输出电机频率信号反馈给PLC的PID模块，PLC根据这两个信号经PID运算，发出控制信号，控制水泵4台电机轮流工频、变频切换。PLC控制变频器按照软停止方式运行，更好地防止水锤效应的发生[1]。

　　A、手动运行：

　　手动运行用于系统调试时测试系统各部分是否正常。并且在自动运行系统产生故障可切换到手动人工运行状态。

　　B、 自动运行：

　　在水泵出口母管处装设压力变送器和流量变送器，将压力和流量信号送入CPU226，CPU226将接收到的信号进行比较、运算，并发出指令，对变频器进行控制。如果检测得管网压力大于设定值，则系统不起动，当管网压力小于设定值时，系统起动。

　　MM430变频器带1＃泵软起动,此时1＃泵处于变频调速运行状态，变频器根据收到的信号随时调整水泵的转速。当1＃泵达到额定转速仍不能满足水压值要求时，则该水泵自动切换到工频状态下运行，变频器则控制2＃水泵，使之软起动并运行。依此类推，直到管网压力满足压力设定要求。

　　在用水高峰过后，由于投入多台泵而使管网压力超过设定值，系统依据先投先停的原则，依次停止1＃泵，2＃泵… …。先投先停可以实现对多台泵的平均使用，有利于延长泵的使用寿命。对于所有泵的起停控制，完全由管网压力决定。

　　夜间用水量非常少的情况下，为了节能，进入休眠功能，休眠过程中可以自动启动小泵，停止3个大泵，根据压力下降的程度及时进行补压。当管网压力大于下限设定时，再唤醒变频器使之重新开始工作。

　　3.3 GPRS通讯的实现

　　3.3.1 GPRS系统组成：

　　A、无线业务处理中心：处理无线终端设备（无线业务终端、RTU+DTU等无线终端设备）提交的各项业务数据。

　　B、无线MODEM：调制解调无线业务处理中心和无线网络间的业务数据。

　　C、GPRS网络：无线数据传输平台。

　　D、基站：连接无线端设备和GPRS无线内部网络的节点。

　　E、无线终端设备：可以是无线终端（如书店的库存管理终端、零售店的库存管理终端等），可以是嵌入式应用中的DTU+各类嵌入试检测控制设备（RTU：比如环境检测设备、油田检测设备、污水检测设备等）。

　　3.3.2 GPRS系统处理流程：

　　A、无线业务处理中心：通过无线MODEM登录到无线网络，获得无线网络分配的静态（IP地址和手机卡绑定）的全局IP地址。接受无线终端设备的业务处理请求或主动向无线终端设备发起业务处理请求。

　　B、无线终端设备（DTU）：从IP地址服务中心获得无线业务处理中心IP地址，链接无线业务处理中心，请求无线业务处理服务；或等待无线业务处理中的业务处理请求。

　　C、无线MODEM作为通讯主站，通过RS485口接到CPU226上； 各无线终端设备作为通讯从站，通过RS485口接到CPU222上。CPU226发送通讯数据包给无线MODEM，无线MODEM依次轮询各无线端末设备，CPU222把信息反馈给终端设备，从而实现了无线通信传输。

　　3.3.3 GPRS系统特点：

　　由于各监控点分布范围广、数量多、距离远，有些点还地处偏僻，有些采集点有线线路难以到达，采用这种传统形式已经无法满足系统实时性的要求；GPRS无线通信方式具有组网硬件成本低、使用费用低、速度快等特点，其传输速度可达171.2kb/s[2]。与有线通信方式相比具有组网灵活、扩展容易、维护简单、性价比高等优点。

　　4、结语

本系统已成功应用于北京市良乡镇邢家坞村半年之久，运行状态良好，未出现故障，解决了20，949人的饮水问题。本系统主要用于民用、工业集中采水供水系统，本系统采用了先进的HMI管理，GPRS通信技术，PID控制步进控制技术，减少了人力成本，实现了复杂的、高性能的过程控制，且理论依据充分符合目前城市、工业供水