基于以太网的城市管网供水系统设计

基于以太网城市管网供水系统的设计
0.引言：
城市的供水质量深刻的影响着一个城市的发展和城市居民的生活起居。

因此供水系统的先进设计与操作显得尤其重要。

但是传统供水系统存在种种弊端。

因此据此设计出基于以太网基础的城市管网供水系统，以太网作为一种新兴成熟的技术、广泛应用于各界生产中。

它的价格实惠经济、通讯快。

在经过和控制系统有机结合下，该供水系统可以实现变频恒压供水，水泵自动的切换工频与变频工作模式。

还具有现场控制结合远程自动控制的功能。

1.基于以太网的工作原理
所谓的以太网，大体就是一种公认的网络标准。

它在当今的时代已经有了一定程度成熟的应用，很广泛的应用在各个企业的管理控制中，成本低、交流速度快是它的特点。

在以太网上，可以很方便快捷的传送各类数据，还可以同时传送视频、音频和相关文件。

因此它可以作为一个枢纽，将系统的监控部分和系统的检测部分有机快速的结合起来。

形成实时的联系关系，从而达到很好的控制效果。

可以预想的是，当工厂的自动化生产控制系统和人们的办公系统采用同样的以太网协议时。

它们之间的关系将变得非常密切，管理时所用的信息系统和工厂控制时所用的网络将实现有机结合。

由此通过信息的高速自由传输，从远距离控制工业生产现场的一举一动变得理所当然。

自此也诞生了传统手工控制方法无法比拟的远程控制。

相比之下，通过以太网的远程控制具有控制距离长、控制中所花费的成本低、并且控制工作简单容易实行的特点。

2.系统主要结构
供水系统主要由三个部分组成，如图1所示
图1 系统结构图
（1）地下清水池水厂加工后的水通过进水管的水都是输送到清水池里。

在池中装有检测水面高度以及池水温度的仪器
（2）水泵机组清水池里面的水通过出水管和水泵相连。

为了应付各种用水量的局面，设有4台抽水泵。

关于水泵设有压力检测、流量检测以及水泵的工作电流、工作电压检测。

和四台水泵相连的是城市的用水用户及控制系统
（3）以太网相关联的网络系统
在本系统里面，采取的是西门plc和变频器以组成以太网。

各个工作站、控制站之间通过plc和internet进行联系和交换数据。

在中心控制站可以很清晰的看到系统中工作元件处于什么状态及其运行情况。

3.系统以太网结构
由上面的图可以看出的是，本系统的以太网结构的组成部分主要包括两个，一是在现场控制的部分简称现场控制层和供水的车间监控室。

3.1现场控制
该部分处于系统的下端部分。

通过一条profibus-dp总线使工作主站的plc、远程的输入/输出plc和变频器建立起相互连接的关系网络。

在现场的控制处，具有测量清水池水位、出水管管壁压力、以及输出的用水量大小的检测仪器，与此同时电动机的工作电流工作电压也会被记录再案。

经过信号的传送全部送至工作主站的plc处进行模拟分析，转化后。

由主站的plc进行编程运算，处理后的相关结论会继续通过信号传送传给远程的输入/输出plc和变频器。

经过信号的作用挂，系统将自动起动外设备，自动的调节清水池的液面高度，水管的压力大小以及工作的水泵台数。

实现了无人监控下的自动动作。

进而完成了通过plc采集工作现场的工作信号和实现各个设备之间的联系功能。

3.2车间控制
车间控制件部分包含于以太网络中，如图所示包括了工作站及wincc、通讯处理。

通讯处理器的起到的作用是将主站的plc数据采集部分实时采集的数据送到wincc.由此一来可以建立起上位机和plc之间的相互关系，它们之间可以完成相互通讯的功能。

在工作运行时候，工作人员和工作机器的实时状态时可以被wincc服务系统所监控和发布的。

基于以太网络的存在，其所记录的动态数据可以通过以太网络和中心控制站、值班临控站以及泵房工作站进行互换交流。

如此以来的的效果也很明显。

对于系统的工作数据记录和处理，当系统发生故障时候的及时报警。

得以实现对系统的车间部分的监控，其完成时通过上位机而进行的。

同时，wincc服务器还可以连接modern internet，通过快速远距离的信息传递，对系统进行传统控制系统难以实现的远程控制。

4.供水管网的硬件连接
供水管网主要需要解决的问题是水管的流量和水管压力问题。

在传统供水系统时，由于设备限制，关于减小水管压力和流量往往只是人为地增减工作中的水泵台数，此等技术自然大受限制。

在本系统中，经过压力和液面测量后的信号、数据传至可控plc，然后plc开始控制水泵的变频启动。

当用户管网所需水量小时，往往只是对一台水泵进行变频启动。

待水管的压力满足要求时，即停止启动，保持水管恒压。

反之碰到系统用水高峰期时，当一台水泵启动达到工频时仍然不满足要求。

将对该台水泵投入工频运行。

接下来重复开始的启动步骤使下一台水泵启动，直到达到当前用水量下所需压力为止。

如图2所示，系统一般在供水管网侧装有压力传感器，压力传感器可以感受水管的压力并将压力信号进行电平转化，使之成为plc可以接受的输入量，然后plc 进行分析处理之后又对水泵进行调节。

这是一个闭环控制系统，可以随时调节水泵的压力。

做到了真正的恒压。

同时供水侧同样装有流量计，测试的是水流量的大小。

同和压力一样在系统设有负反馈装置通过流量的变化，控制送水的节奏。

如此一来，该新型供水系统得以自动有条不紊，又不失效率的进行下去。

图2 供水管网图
5.结论
基于以太网下的城市管网供水系统很好的解决了传统控制方式的落后局面。

通过该系统的以太网技术，可以实现无人看守的恒压变频自动供水，并且相当直观，方便快捷。

用地下清水池取代了传统的高位水塔，更是极大地减少了投资成本，减少了污染，大大的提高了供水系统的先进性，极大地减少了劳动力资源，具有非常好的经济性和可操作性。

另外一方面也降低了系统的造价和维修费用，使整个供水系统的使用寿命延长。

给城市居民用水提供了保证，具有非常重要的意义。

参考文献：
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