1 引言
本工程是为某市供水系统设计的自动化控制系统，目标是以水厂蓄水池水位及供水的出水口压力为终控制对象实现优化调水。该城市供水调度系统主要包括两大部分：水源地引水采集系统及水厂恒压输水系统。水源地引水采集系统主要由现地供水井群组成。每组供水井群设一个现地井群集中控制室，每眼水井设一现地控制井房。现地井群集中控制室设有本组水泵启停集中控制系统，对水源地各水井泵的引水及变频泵的对外供水进行统一协调控制。水厂恒压输水系统主要由总控室中心控制系统、高低压配电系统、蓄水池、二泵房等组成，二泵房负责直接向城市供水，总控室中心控制系统作为远程监控站点，实现井群的远程集中管理和协调，保证优蓄水池水位和优出水口压力。总控室中心控制系统是整个调度系统的核心。
本项目采用Siemens S7 200和S7 300 PLC设计监控系统，采用Simatic WinCC作为上位机监控系统软件，系统集网络通信、现场总线、PLC控制器、工控机、微波通讯等先进设备和自动控制，远程监控等诸多先进技术于一体，充分体现了现代信息技术和自动化技术在城市供水系统中的应用。
2 控制系统构成
供水系统总体按现地站单井单元，现地站井群系统，上为中心控制站，中心总控系统四部分来设计，系统总体框图如图1所示。

2.1现地站单井控制系统
现地站单井控制系统PLC使用S7-222，现地站井qunkong制系统PLC使用S7-314。两者以Profibus现场总线相连，在预定的信息周期内交换信息。现地站单井控制系统接收井群现地集中站S7-314的控制信号，完成整个单井系统的数据采集，实现对电机的手动、本地集中及远程控制，通过CP 340 通讯处理器和无线数传电台FC-201与上位中心控制系统相连，完成整个井群现地集站的数据采集和传送。井群画面如图2所示。

现地站井群PLC软件程序主要是与下位（各个单井）的通讯处理程序、与上位的通讯处理程序、井群泵启停本地集中控制程序、井群泵启停本地远程控制程序。
2.2二泵房控制系统
二泵房系统负责直接向城市供水，二泵房内PLC采用西门子S7-314可编程控制器，通过Profibus现场总线与上位机相连，它是泵房内控制柜的核心，接收上位机的控制信号控制变频调速，实现对电机启动、停止、复位等信号的逻辑控制；对压力、流量、水位、电流、转速等信号的采集和数值转换并回传到上位机，接收上位机的阀门开度控制信号实现供水优化；对电机等设备的过流、过压保护等等。
2.3上位中心控制站
作为现场所有单井的集中控制中心，担负着现场所有单井液位、压力、电压、电流及各井泵运行状态等信息的集中存储、管理，同时，作为集中控制中心，担负着现场所有单井泵的远程启停集中控制。另外，上位中心控制站PLC还担负着与总控室监控中心的实时数据交换。上位中心控制站PLC一方面根据水厂蓄水池液位进行远程自动启停井泵，根据总控室监控中心控制命令进行现场泵的启停。另一方面采用循环轮巡的方式，实时采集单井各现场数据。中心控制站PLC与下位井群PLC通过无线数传电台方式进行通讯。程序主要完成压力检测，供水泵的软启停及频率检测控制等功能。
2.4总控室中心总控系统
所有水源地单井泵的启停供水以及水厂输水泵的变频恒压输水均由总控室中心控制系统来控制，实现整个系统的合理调度、管理及监控。总控室中心控制单元选用带PROFIBUS-DP网卡（CP5611）接口的工控机WINCC为总主站，通过Profibus现场总线与二泵房的S7-314和井群中心的S7-314相连，通过二泵房的S7-314在每一个信息周期内收集变频器状态、阀门状态、压力、流量、水位等信息并且控制阀门，以配合控制各水泵的启停及转速，达到优化的目的。形成多级远程分布式控制系统。总控室中心控制系统主要实现功能为：实时数据采集、数据分析及处理、控制调节功能、画面显示、远程通信、人机对话、安全验证。监视画面包含有水源地所有泵站的运行情况、供水流程等，一屏显示一个画面，而且系统采集的各数据信息能在相应的动态画面上实时显示。每个画面都有画面切换控制按钮，可以方便的实现画面切换和各种操作。
整个系统对于各个控制系统单元的水压力、阀门开度、泵频率等多个基本控制回路采用PID控制，并在上位机使用模糊控制等智能调度算法，保证城市供水的稳定和高效。各主从站之间均通过标准的PROFIBUS-DP总线进行通讯，形成了多级远程分布式控制系统，保证了通讯的质量。
3 结束语
本文综合智能控制、计算机、网络信息和现场总线技术，根据供水网络的现状，通过对控制策略和现场总线技术的详细分析，设计并建立了远程区域网络智能监控调度系统。
本系统于2004年7月投入运行，目前，系统运行稳定可靠，稳定了水压，减少了供水管网的维修次数。长时间使用后，据反馈自动调节的效果与一个有经验的工程技术人员调节尺度基本相符，结合操作人员的实际经验，自动控制取得了显著成效。

一、概述：
　　NOEGR1400/2型大卷装液压传动染色机由葡萄牙诺菲尔公司所制造，单台价值一百多万元；适用于小批量、多品种平幅织物在常温常压下平幅退煮漂、浸染、漂洗、放样、剥色等生产工艺。是规模以上纺织印染企业bukehuoque的技术装备.国内多家印染企业拥有该机型;此机的核心技术是在较大容布量（800---6000米）的情况下保证卷绕辊在运转过程中保持线速度、布面张力的恒定。电气自动控制电脑部分原采用意大利Termoelectronica公司产的Z8单片机专用控制器(目前制造厂家已不再生产)；集控制、显示、参数设置于一身；国内不易采购。
　　
　　二、改造理由：
　　随着使用年限的增加，印染车间里潮湿的生产环境,使得主控制电脑出现接插件老化、接触不良和线路板被腐蚀严重及参数易丢失、死机的现象。易造成控制动作失常，信号失真,影响到速度、张力控制器件的正常工作（或造成损坏）；另一方面,原设计中同步闭环速度反馈传感器的机械连接部件(机械密封)，由于与染液接触，轴心度易磨损，存在极易损坏(甚至造成传感器的损坏)的缺陷,进而影响到线速度、张力的稳定性；造成色布前后色差等。以及要求输入参数多,操作步骤繁琐.设备维修量较大,电脑备件国内无处购买，影响生产进度。较难满足现代工业生产的需要。
　　针对上述种种不利因素，我们提出了相应的改造方案，使用比较先进的技术平台-----通用型可编程序逻辑控制器（PLC）系列及人机界面（触摸屏）产品替换原有的Z8单片机专用控制电脑。
　　
　　三、系统构成：
　　此设备液压传动部分(液压部件为德国产”博世”牌) 设计较为先进,在国内大卷装染色机同类产品中处地位且基本完好，因此改进原则是不需对液压传动主控回路做出改进,只对原电气电脑自动控制部分进行改造。继续使用原机原有的电器配件，重新设计制图,按卷染工艺特点编制相应的应用程序。选用通用PLC、触摸屏系列系统地完成此设备人机对话和自动控制的替换。整个控制系统结构如图一所示：
　　

　　控制指令由系统触摸屏集中操作，系统通过操作员指令输出控制信号，并根据闭环采集的数据，计算出速度、张力所需值，控制液压阀的流量，带动液压马达的转动，实现在恒张力下A、B卷绕辊的线速度恒定。完成织物在浸染缸内多道转移浸染的染色等工艺。
　　在核心应用程序的设计中，以卷绕辊线速度为“主”控制变量,以张力为“从”控制变量，两者交替控制，在每种控制中又采用在线规则自调整的PID控制功能。从而从根本上解决了整个系统的“恒线速度”、“恒张力”的问题，在极大程度上提高了系统运行的可靠性、稳定性。并省去同步闭环速度反馈传感器,闭环反馈作用由应用程序根据采集的数据计算来实现。
　　程序框图如下:
　　

　　四、主要技术特点：
　　所需应用程序根据工艺操作要求经在线调试修改完善，已使得机器的线速度、张力恒定性好，使得机器自动化程度提高，性能稳定可靠，功能增强，操作简便直观，降低了劳动强度，大大提高了生产效率。
　　 1、适用于液压、交流变频、直流电机三种传动方式的应用。
　　2、减少操作步骤,无需输入参数,能使操作人员较快熟悉并熟练操作机器。
　　3、可实时按工艺要求改进或增加实用功能，备件易购。
　　4、卷绕辊卷径动态变动,而卷绕主辅辊线速度,布面张力恒定。
　　5、系统集成度高，电气结构简单直观易查。降低了故障发生率。
　　
　　五、主要功能：
　　1、全中文触摸人机界面，且操作简便，视窗友好直观。
　　2、机器手动、自动状态选择。
　　3、单键控制换向选择。
　　4、A、B辊卷绕量通过卷绕辊上的传感器实时采集, 实时显示。
　　5、手动/自动换向功能。
　　6、速度设置范围0---150米。
　　7、“摆”功能---作用于A、B辊织物转移末尾阶段，使用于工艺准备阶段。
　　8、织物总转移道数实时记录显示功能。
　　9、染槽间接、直接双恒温控制系统。
　　10、快、慢速进料选择。
　　11、加料量多少选择。
　　12、染槽内液位指示。
　　13、A、B辊卷绕量清零功能。
　　14、卷绕辊上的初始引布用量为5米。
　　15、采样功能，根据A、B辊采样点的设置，自动停车采样。
　　16、“道数记置”功能---作用于每道工艺A、B辊织物转移所需道数设置值结束时，自动进入“摆”状态。
　　17、每道运转时间实时显示,方便染色时间的确定。
　　18、給定速度、实际速度无需切换实时显示。
　　19、实时日期时钟显示功能。
　　20、功能控制钮统一集中于触摸屏之上，方便操作。
　　
　　六、方案应用经济评价：
　　安徽华皖碳纤维(集团)有限公司1996年购置该机型4台.在染色生产中经常发生电脑故障,对染色工艺的顺利完成影响很大.经统计，年维修费和产品降等损失费用在5万元左右.2003年改造后电脑故障率为零。产量质量效益提高显著,改造效果得到好评。
　　实践证明，触摸屏、PLC控制系统经过两年来的使用，软硬件工作稳定,整机运行稳定可靠，实施的改造方案非常成功；生产质量稳定，产量增加，劳动强度和生产成本明显降低,经济效益显著；触摸屏、PLC控制系统性能优良等特点使它在工业电气自动化方面有着广阔的应用天地。
　　
　　七、技术推广：
　　 自从工业发达国家相继研制出PLC后;以及微机技术的普遍应用,使PLC的功能不断增强,应用日益广泛。是现代控制技术的一次飞跃，具有性能稳定、通用性好、体积小、功能强、使用方便、易改变控制过程及节能等特点；并在与信息技术的结合上，在系统监控和管理上，越来越被应用到现代工业自动控制系统中，是当今生产企业自控技术升级与更新的一个必然的发展方向。