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摘要：本文萧山供水系统中Wincc及PLC程序改造，以wincc和PLC为关键技术，继电器、OPC通讯为支持技术，经过改造实现以远程数据采集为依托，远程精确操控阀门、泵机等设备为手段，实现供水系统设备远程实时操控功能，通过供水系统物联控制改造，提高运行安全、降低生产能耗、提高劳动效率。
关键词：远程控制；PLC；wincc；供水系统；程序改造
[Abstract]WinccandPLCprogramtransformation[Abstract]thisarticleXiaoshanwatersupplysystem,thekeytechnologyinWinCCandPLC,relay,OPCcommunicationtechnologyasthesupport,throughthetransformationtorealizeremotedataacquisitionbasedonremoteprecisecontrolvalves,pumpsandotherequipmentasameanstorealizethewatersupplysystemequipmentreal-timeremotecontrolfunction,thewatersupplysystemmodificationofjointcontrol,improveoperationsafety,reduceproductionenergyconsumption,improvelaborefficiency.
Keywords:Remotecontrol；PLC；wincc；Watersystem；Programtransformation
一、改造背景与目标
萧山供水系统包括4个取水口（其中2两个备用取水口）、5个水厂、2个大型加压站、23个区域加压站，总制水能力为125万吨/日，拥有DN100（含）以上供水管网总长度超过2000公里,服务面积超过1000平方公里。原系统通过仪器仪表端PLC自动采集、数据传输，将信息实时反馈到调度中心，因系统程序限制无法实现远程操控，造成供水系统调度管理瓶颈。
特别是随着近年来高海拔供水的纳入，供水范围的扩大，在面对区域自动加压站加压范围管网突发爆管，原系统无法实时远程停止加压造成水量流失，爆管损失影响扩大；在面对居民区与工业区用水高峰时间不一致，时段性区域需求变化，原系统也无法远程启停联络阀或加压站，造成区域压力不平衡，管网局部变化剧烈，供水保障能力脆弱等问题。为有效解决以上问题，提高供水保障能力我们对萧山供水系统中Wincc及PLC程序实施改造。改造利用系统中原有西门子PLCS7-200/300未使用的模拟、数字点、通讯端口，同时结合利用原有组态软件Wincc6.0良好的通用性、多语言的支持性，高效的组态性，简便的集成性，基于Web的持续延展开放性，不增加设备和额外费用情况下，实现系统灵活可靠的远程操控功能，丰富了供水调度手段、提高了供水安全、降低了运行能耗、提高了劳动效率。
二、改造调度中心系统软件
1、优化后的系统构架
PLC下位机端通过GPRS/CDMA模块连接到租用的移动公司网络，获取一个内网IP，组成一个局域网。为提高数据传输安全防止外来干扰，数据传输经过移动运营商网关，
2、增加通信链路维护功能
现场GPRS/CDMA模块通过移动网络连接到调度中心OPC通讯中转软件上，改造后OPC通讯中转软件增加TCP/UDP端口守护，心跳包发送，线路断开重连功能，提高现场PLC与监控服务器的通讯可靠性，保障数据准确性。
3、完善控制模块
通过改进Wincc程序，改变原有系统单向数据上传模式，增加下发模块，实现数据写入，调度中心经GPRS/CDMA网络发送到PLC，完成参数的设置及设备的控制功能，由过去单向数据传输改为双向数据传输，为设备远程操控提供通讯基础支持。
完善后系统在中控状态时，操作员在调度中心可进行不同时间段目标数据设置，以满足调度需求；在自动状态时，PLC会根据预先不同的时间段设置进行运行；当现场控制位处于自动控制时，操作员可在调度中心远程下发指令，实现自动与中控的无扰切换。
三、改进PLC程序
1、控制方式优化，增设中控与自控无扰切换
手动：当设备的控制选择开关打在手动控制时，系统置于手动控制模式，操作员可通过现场按钮控制设备运行。此时PLC处于监控状态，发送数据到中控室，不参与设备控制。
自控：当设备的控制选择开关打在自动控制时，系统置于中控、自动控制模式。此时调度中心发送中控命令到PLC，系统即处于中控控制模式下；调度中心发送自动命令到PLC，系统即处于自动控制模式下。在自动模式下，整个系统是以无人值守功能进行设计的。
中控：当设备的控制选择开关打在自动控制时，系统置于中控、自动控制模式。此时调度中心通过WINCC写入数据，中控命令经网络发送到PLC模，系统即处于中控控制模式下；同理发送自动命令到PLC，系统即处于自动控制模式下。
在中控模式下，PLC接收调度中心发送的命令操控设备，PLC只有对中控命令选择的保护功能起自动保护功能，其他情况只是做监控功能。
改造后此上三种控制方式的优先级顺序为手动、自动、中控，其中自动、中控运行方式之间的切换采取“申请优先”的方式，通过程序执行，实现无扰动切换，使系统根据实际情况人工远程调度操作的控制方式。
3、优化控制闭环
为了减小水锤效应，最大限度的保护供水管道，在电动阀开关时避免急开、急关。现以PLC控制电动阀开控制为例：当PLC接到中控开阀命令后，先开启开度至20%，停30秒再开启至40%,再停30秒核对每次升20%启至全开。在设定时间内没有到达全开位则向上位机发送“开故障”信号，故障存档。
4、设备故障监测，
4.1开故障：在一步化启停程序中，程序送出“开执行信号”后，在设定时间内没有到达全开位或仍在全关位时PLC判为“开故障”，立即切断阀门动力电源，向上位机发送“开故障”信号，故障存档。
4.2关故障：在一步化启停程序中，程序送出“关执行信号”后，在设定时间内没有到达全关位或仍在全开位时PLC判为“关故障”，立即切断阀门动力电源，向上位机发送“关故障”信号，故障存档。
4.3热故障，过扭距故障：当PLC检测到电动阀的热故障或过扭距故障时立即切断阀门动力电源，向上位机发送故障信号，故障存档。
5、保护功能
从原有手动、运行、全开位、全关位、故障控制量的基础上增加遥控、阀开度、开控制、关控制。通过PLC检测上位机应答信号，若无应答，则PLC输出复位信号，带动复位，继电器给设备复位，应对原有系统设备死机问题。
四、改造效果
在瓜沥、楼塔、河上等多个加压泵站及关键联络调节阀进行PLC及wincc程序改造后，在供水调度中心，实现远程对设备进行监视和操控，大大减轻工作强度，实现现场无人值守，累计节约费用超过50万元，同时减少突发爆管后的水量损失，提升区域供水管理能力。通过改造实现对压力、流量、水质、温度等数据实时监控,和阀门、泵机等设备远程操控，提高运行安全、降低生产能耗、提高劳动效率，基本形成供水系统物联网雏形。
参考文献
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作者简介：吴国伟（1979—），男，浙江杭州人，中级职称、研究方向：自动化控制技术研究及应用