1 引言 某供水調(diào)度系統(tǒng)始建于1994年，當(dāng)時(shí)只有4個(gè)管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)，終端機(jī)采用8031系列的單片機(jī)。1999年，系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)，終端機(jī)采用了8052系列的單片機(jī)。在單片機(jī)應(yīng)用的程序主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)和通信功能?？偨Y(jié)這幾年的使用情況，認(rèn)為采用以單片機(jī)為CPU的終端機(jī)能夠滿足管網(wǎng)測(cè)壓的基本要求，特別是價(jià)格低廉，使用簡(jiǎn)單，降低了系統(tǒng)的一次投入成本。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)以單片機(jī)為主的終端機(jī)有一些缺陷，比如防干擾能力差，不能擴(kuò)展。特別是隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，有些元器件停產(chǎn)或者升級(jí)，這對(duì)的產(chǎn)品維護(hù)和系統(tǒng)可靠運(yùn)行提出了難題，需要開發(fā)出一種既可以滿足當(dāng)前"三遙"系統(tǒng)功能要求，而且使用簡(jiǎn)單可靠，又能滿足將來(lái)"三遙"系統(tǒng)升級(jí)要求的產(chǎn)品。經(jīng)過認(rèn)真研究和論證，決定采用西門子S7-200 PLC（可編程控制器）為核心，開發(fā)了新一代終端機(jī)。 2 終端機(jī)硬件設(shè)計(jì) 2.1 PLC可編程控制器選型 　　S7-200 PLC可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制需要，由于具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的通信和聯(lián)網(wǎng)能力，使得它可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級(jí)使其在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化問題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以在非常惡劣的環(huán)境下工作。S7-200 PLC已經(jīng)形成了各種系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，其開發(fā)編程工具簡(jiǎn)單易用，一般的電氣工程師容易掌握，通用性好，升級(jí)換代、擴(kuò)充維護(hù)方便，非常適合做"三遙"系統(tǒng)的終端機(jī)。 2.2 終端機(jī)硬件設(shè)計(jì) 　　終端機(jī)由PLC、直流開關(guān)電源、進(jìn)口數(shù)傳電臺(tái)、天線等幾部分組成。S7-200 PLC易于擴(kuò)展，根據(jù)用戶需求可以選用不同擴(kuò)展模塊以實(shí)現(xiàn)各種功能。終端機(jī)可以應(yīng)用于管網(wǎng)監(jiān)測(cè)、井群控制等場(chǎng)合，需要實(shí)現(xiàn)的功能有: 　?。?） 模擬量/脈沖量輸入，開關(guān)量輸入（輸入點(diǎn)數(shù)根據(jù)擴(kuò)展I./O模塊數(shù)量決定）; 　　（2） 實(shí)時(shí)接收中心調(diào)度室的命令（隨機(jī)點(diǎn)測(cè)、定時(shí)自動(dòng)巡測(cè)、補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)等），將相應(yīng)的數(shù)據(jù)（流量、壓力、開關(guān)狀態(tài)等）發(fā)送回中心調(diào)度室; 　?。?） 定時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（30min/15min存一次，至少存一天），定時(shí)將數(shù)據(jù)通過無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)傳送至中心調(diào)度室; 　?。?） 自報(bào)功能，開關(guān)量狀態(tài)轉(zhuǎn)換可以自報(bào)，模擬量上下限自動(dòng)報(bào)警; 　?。?） 遙控/遙調(diào)功能，接收到中心調(diào)度室的命令，可以啟動(dòng)或停止電機(jī)，可以調(diào)節(jié)閥門開度大小; 　　要實(shí)現(xiàn)以上功能，特別是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，需要考慮CPU的存儲(chǔ)器大小和是否具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘。因此，終端機(jī)CPU選用了S7-224，模擬量輸入模塊則采用EM231。 　　S7-224 CPU提供一個(gè)RS-485接口，而數(shù)傳電臺(tái)一般均為RS-232接口，所以需要配置一個(gè)485-232轉(zhuǎn)換器。對(duì)于有的數(shù)傳電臺(tái)發(fā)射時(shí)需要RTS信號(hào)，而RS-485接口又不提供RTS信號(hào)，解決這個(gè)問題的方法是，采用PLC的某一I/O輸出點(diǎn)，產(chǎn)生RTS信號(hào)，由PLC在發(fā)送信息前現(xiàn)接通該點(diǎn)，控制數(shù)傳電臺(tái)發(fā)射，延時(shí)一段時(shí)間后（電臺(tái)建立載波時(shí)間），再發(fā)送信息。這一種方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，較好的解決了無(wú)線通信的接口問題。 　　為提高系統(tǒng)的可靠性，數(shù)傳電臺(tái)、PLC、直流穩(wěn)壓電源及部分變送器裝于一個(gè)控制箱內(nèi)，各部分相對(duì)獨(dú)立，便于維護(hù)。PLC開關(guān)量輸入、輸出與現(xiàn)場(chǎng)之間加繼電器隔離，模擬信號(hào)采用信號(hào)隔離器和配電器隔離，電源采用隔離變壓器供電，以減小電源"噪聲"，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置良好的接地。 3 終端機(jī)軟件設(shè)計(jì) 3.1 功能化模塊設(shè)計(jì) 　　PLC終端軟件采用梯形圖語(yǔ)言編寫，為提高終端的抗干擾能力，軟件設(shè)計(jì)中采用了數(shù)字濾波、故障自檢、控制口令等措施，保證控制操作的正確性和可靠性。程序設(shè)計(jì)采用模塊化、功能化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)、擴(kuò)展。終端軟件主要由下列模塊組成。 　?。?） 初始化程序:設(shè)定各寄存器、計(jì)數(shù)器、PLC工作模式、通信方式等參數(shù)初始值。 　?。?） 數(shù)據(jù)采集子程序:對(duì)各路模擬量數(shù)據(jù)采集、濾波、平均等處理。 　　（3） 定時(shí)存數(shù)子程序:每15min存儲(chǔ)數(shù)據(jù)一次。 　　（4） 累計(jì)運(yùn)行時(shí)間子程序:對(duì)泵機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累計(jì)。 　　（5） 遙信子程序:檢測(cè)電機(jī)、閥門、報(bào)警開關(guān)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 　?。?） 置初值子程序:由監(jiān)控中心對(duì)時(shí)間、電耗、流量等累計(jì)參數(shù)按用戶的要求設(shè)定初始值。 　　（7） 故障自檢子程序:檢測(cè)PLC的故障信息、校驗(yàn)信息，并發(fā)往監(jiān)控中心。 　?。?） 控制子程序:根據(jù)監(jiān)控中心的命令，或現(xiàn)場(chǎng)自控條件輸出相應(yīng)的操作。 　?。?） 通訊子程序;完成與監(jiān)控中心的各種通信功能。 3.2 技術(shù)關(guān)鍵 　?。?） 在編寫調(diào)試終端機(jī)程序的過程中，我們發(fā)現(xiàn)通信子程序難度大一點(diǎn)，需要多費(fèi)些時(shí)間和耐心去調(diào)試。因?yàn)橄鄬?duì)于有線通信來(lái)說(shuō)，無(wú)線通信需要考慮的因素更多，比如通信干擾、RTS時(shí)間延遲處理等。 　?。?） 筆者利用了中斷來(lái)編寫通信部分子程序，用到中斷有:通信口0接收字符、通信口0傳輸完成，定時(shí)器0中斷。在通信接收中斷服務(wù)子程序中，一定要注意判別接收到的字符數(shù)。因?yàn)橹行恼{(diào)度室發(fā)送過來(lái)的命令中的字符數(shù)是一定的，如果PLC接收到的字符數(shù)超過某個(gè)數(shù)目，則PLC需要初始化通信接收有關(guān)的變量、標(biāo)志，重新開始接收。而對(duì)于PLC發(fā)送響應(yīng)信息時(shí)，如果需要RTS控制信號(hào)，則要控制好RTS延時(shí)的時(shí)間，RTS時(shí)間太短，則可能使得中心調(diào)度室接收到的信息不完整，造成通信失敗;RTS時(shí)間太長(zhǎng)，又有可能與中心調(diào)度室通信沖突，也造成通信失敗?？傊?，無(wú)線通信程序調(diào)試時(shí)，需要與上位機(jī)軟件緊密結(jié)合，耐心調(diào)試，才能確保在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的功能。 4 結(jié)束語(yǔ) 　　本終端機(jī)在軟、硬件方面采取了多種措施，特別是選用了S7-200 PLC，提高了終端機(jī)的可靠性，在"三遙"供水調(diào)度系統(tǒng)中系統(tǒng)取得了較好的應(yīng)用效果。特別是在我公司去年投入運(yùn)行的十多口水源井中，采用了此終端機(jī)，公司中心調(diào)度室能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)各水源井設(shè)備狀態(tài)，并且可以控制水泵的開停，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人看守，對(duì)水廠的安全運(yùn)行、提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗、優(yōu)化管理等方面起到了至關(guān)重要的作用。"三遙"系統(tǒng)將無(wú)線通信與S7-200 PLC有機(jī)的結(jié)合，解決了現(xiàn)場(chǎng)分布較散、距離較遠(yuǎn)、范圍較大的系統(tǒng)監(jiān)控問題，在供水、供電、供氣、油田、氣象、水文水利等部門有較好的應(yīng)用前景。