基于MPI网络的自来水厂分布式监控系统

压PIW256MW00变频控制柜电源电压电流1PIW258MW201#水泵工作电流电流2PIW260MW402#水泵工作电流备用PIW262MW60备用流量PIW256MW1010供水流量压力PIW258MW1210供水母管压力液位PIW260MW1410蓄水池液位余氯PIW262MW1治理发愣功蓄水池水中余氯含量
　　其次，对水厂加压泵的控制采取变频调速技术，以供水母管压力为被控量，实现恒压力控制。水厂加压泵有P1和P2两台，在恒压力控制过程中，根据市政区用水流量的大小变化，PLC要通过数字输出端口Q124.0～3控制两台泵的工作状态。两台加压泵共有5种工作状态，如表2所示。
　　
　　表2P1和P2水泵的工作状态
　　
　　状态Q124.0.1.2.3说明S11000P1变频P2停机S20110P1工频P2变频S30010P1停机P2变频S41001P1变频P2工频S00000系统停机
　　5种工作状态的相互转换如图3所示。当然，实际PLC编程时，要根据水泵的工作特点，应利用定时器加入适当的延时，在我们设计的系统中，欠压加泵延时为90秒；超压减泵延时为60秒。
　　
　　供水压力闭环控制算法，我们采用一种适用于PLC控制的智能PID算法[1]。其原理是，按压力偏差e(k)划分三个区，如图4所示。该偏差变化率为ec=e(k)-e(k-1),PID算法输出为U（k），相应的控制规则如下：
　　
　　规则1:e（k）>emax,则U（k）=Umax；最大值输出
　　
　　规则2:e(k)<-emax,则U（k）=0；最小值输出
　　
　　规则3：|e(k)|<emin,则U(k)=U(k-1)；保持区
　　
　　规则4：emin≤|e(k)|≤emax,
　　
　　则U（k）=U(k-1)+k1×e(k)+k2×ec(k)/(k)
　　
　　式中，k1和k2为系数。PID运算的结果U（k）通过AO1输出（0～10V），送给变频调速器，通过调速加压泵P1或P2达到供水恒压控制的目的。经实验验证，该PID算法效果较理想。
　　
　　关于水源地数据采集及深井泵控制问题，将在后面通信问题中讨论。
　　
　　另外，变频控制系统中的故障信号分别通过I124.0、I124.1和I124.2输入PLC中。当故障产生时，系统停机。图5（a）为主站PLC的程序结构。
　　
　　3从站PLC控制原理
　　
　　三个从站PLC都以CPU222为核心，控制电路及结构相同，分别控制三个取水深水泵的运行及现场数据采集，如图6所示。其中Q0.0控制深井泵的运行，I0.0为深井泵过载信号输入端，Q0.1为故障报警输出端。深井的水管压力、深井泵电压和电流三路模拟信号的现场采集通过4路模拟量输入模块EM231实现。程序框图见图5（b）所示。
　　
　　4主从站PLC的通信
　　
　　主、从站PLC的通信主要是完成水源地深井泵的控制及现场数据的采集。在MPI网络中，各节点的地址分别为：PC机为0；主站PLC为2；从站1PLC为4；从站2PLC为6；从站3PLC为8。主站通过系统功能函数SFC67和SFC68分别对三个从站进行读和写操作。具体说，主站PLC的M8.0实现深井泵的启停控制，而深井泵的压力、电压、电流和过载故障信号则由主站PLC进行读取。
　　
　　5上位PC

《基于MPI网络的自来水厂分布式监控系统(第2页)》