基于GIS平台PLC组态系统及其在供水系统中应用-

论文导读：有数据进行显示和管理。不仅如此，系统还可以进行PLC上位机组态，可以对PLC设备中内存进行读写操作，从而可以实时监控和操作PLC系统。动态数据和PLC组态的实现对系统进行大型的系统管理，尤其是需要集中和分布控制的应用具有重要的意义。动态数据是经传感器或智能设备从现场设备中获取，并经传输设备传送到系统中。而
摘要：本系统将供水各个环节的自动化控制系统与供水GIS系统完全溶合为一体，做到全网统一监控、统一管理、统一调度，采用直接通信，支持所有的公开和不公开的通信协议，高效快速；利用短信平台直接监控PLC运行，实现分级故障报警和电话强制报警。不仅为行业的自动化控制探出一条新路，而且为打破了国外组态软件的垄断地位提供一种有效的方法。
关键词：自动化控制；系统技术；管理
Abstract: The system will supply all aspects of the automatic control system and water supply system GIS completely dissolve is an organic whole, do the whole network unified monitoring, unified management, unified scheduling, using a direct communication, support for all public and private communication protocol, quick and efficient; use of S platform for direct monitoring PLC operation, achieve classification fault alarm and telephone forced alarm. Not only for industry automation control to find a new way, and for breaking the monopoly of foreign configuration software to provide a kind of effective method.
Key words: automatic control; system; management
2095-2104（2012）

一、背景技术

供水企业的自动化控制在生产运行管理过程和设备地理信息管理中有极其重要的作用，无论是地下管网、水厂、加压站，还是的动态的采集数据，都会采用自动化控制系统。尽管所采用的自动化控制设备和技术都相当先进，但是各自动化控制的单元基本都是各自为政，每套PLC设备配备上位机进行控制管理，无法实现全部联网。传统的组态系统使用私有的简单组态脚本，需要安装特殊的运行环境和购买安装专业的授权软件，由于传统的控制系统通信须使用中间程序和动态库，造成系统无法与非PLC站无法通信，且连接的上位机节点数量有限。同时，传统的组态系统不支持手机短信控制，不支持电话强制报警。

二、本系统技术的创新和优势

1、从内核到应用全部自主知识产权的源码级开发

不仅具有完全的知识产权，而且系统运行速度快，实际应用进行深度开发。

2、基于GIS平台

基于完全自主知识产权的GIS平台开发，充分发挥GIS系统的强大优势，并利用GIS系统的大量丰富动态数据资源，使得PLC组态系统更具体用价值。

3、采用直接通信方法

系统不使用任何中间程序和动态库，采用直接通信方法，支持所有的公开和不公开的通信协议，高效快速。

4、网络节点无限制

由于采用了直接通信方式，使得PLC组态功能随GIS系统应用于整个网络，实现节点数量无任何限制。

5、参与控制的短信平台

通过短信平台，可读写PLC中所有变量，即可查询PLC所有的运行状态，并可以控制PLC所有运行参数。

6、开放式开发和运行环境

支持所有的windows平台，采用标准的SQL语言组态脚本,开发语言为C/S、 C/C++、 B/S、 Ja，WEB服务Linux AS4.0 + Tomcat

5.12，基于以太网、Profibus等专有和公开协议。

三、实施方案

GIS一个最重要的特点就是将GIS中的静态数据与从外部设备仪表采集的动态数据完全溶合在一起，在统一的平台中对所有数据进行显示和管理。
不仅如此，系统还可以进行PLC上位机组态，可以对PLC设备中内存进行读写操作，从而可以实时监控和操作PLC系统。
动态数据和PLC组态的实现对系统进行大型的系统管理，尤其是需要集中和分布控制的应用具有重要的意义。
动态数据是经传感器或智能设备从现场设备中获取，并经传输设备传送到系统中。而控制操作是系统向外部设备发送控制指令。
外部设备非常丰富，可以是压力传感器，流量计，控制设备，PLC等，无论哪一种设备仪表，只要具有输入输出接口就可以与GIS系统进行通信。
系统与外部通信都需要通信协议，系统在不需要增加任何硬件设备的前提下几乎支持目前所有设备的通信协议，如目前几乎所有厂家支持的Modbus标准协议和一些厂商自定义的不公开的通信协议PPI、S

5、S7、MPI等。

对外部通信是多线程并发处理，可以实时处理的操作外部设备仪表。系统既可以作为客户端，也可以作为服务端。实时处理网络通信状态，网络出现异常可以及时断开或立即连接。

系统组成图
各站点与中心服务器之间可采用租用电信局专线、Internet+VPN、GPRS、CDMA1X、城域网的VPN等方式联网。

1、PLC站

水厂或加压站PLC站，主要负责采集和显示现场仪表、水泵、阀门、搅拌器、电器等设备的运行数据、状态，负责执行通过操作员面板发出的手动命令和能按照应用软件程序对现场设备进行自动控制，并能与中心服务器通信，发送数据和接收远程操作等。
硬件设备主要有：以西门子S7-400为例，处理器CPU413、通讯模板CP443-1、信号模板431、43

2、421、42和接口模块IM461、操作员面板TP277B、机架、网络交换机等。

通过信号模板采集现场设备数字信号或4-20mA模拟量信号反馈运行状态，执行CPU指令控制设备运行。PLC编程软件为STEP7 V

4.02,操作论文导读：

员面板的编程软件Protool。
PLC站配置图源于：毕业设计论文格式www.7ctime.com

2、测压、测流点

通过压力传感器、流量计测量管网压力和流量，经GPRS无线传输模块与中心服务器无线通信。
硬件设备主要有：压力传感器、流量计、GPRS无线传输模块等。

3、短息控制平台

短信平台软件通信协议完全遵照短信协议开发，不使用其他厂家的API。跨接多种网关（CMPP、SGIP、GP、CNGP、PP），符合不同短信平台接口协议，满足不同的接口要求。保证短信平台在连接不同短信中心时的稳定性，实现短信平台与不同运营商短信中心之间短信的交互。
利用面向对象的方法和消息触发的机制，适用于所有的WINDOWS平台。支持中国移动的CMPP 3.0、CMPP 2.0，中国联通的SGIP 1.2，中国电信的GP 2.0、GP 1.3，中国网通的CNGP 2.0、CNGP1.0，国际通用协议PP 3.

4、PP 3.3，每个协议实行模块化，开发成对应的动态链接库，并提供统一的接口。

模块稳定性强，短信平台所采用的主要技术和方法均为成熟稳定，久经考验的技术，在大量系统中长期运用，经过了长时间的测试。各个模块处理消息效率高。消息处理通过内建线程池进行，采用多事件多消息的方法，可以对大量消息进行并行处理，大大提高了消息处理的速度，同时提高了短消平台的总体处理速度。CMPP协议根据其特点，采取了滑动窗口机制，大大提高了短信收发的速度。
短信平台直接与各PLC通信，高效查询和处理各种PLC设备运行。

四、作用意义

基于GIS平台的PLC组态系统及其在供水系统中的应用将产生非常可观的经济效益，主要体现为可减少原PLC上位机系统，降低工程成本；可实现合理调度供水压力，降低运行电费成本；可实现泵站无人值守，降低运行成本；可及时发现故障，降低故障事故损失。同时，将产生积极的社会意义：全面提升企业科技含量；保障安全可靠供水，促进社会经济发展；努力实现降低供水成本。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。