甘肃敦煌水厂无线数传系统

项目概况:
甘肃敦煌水厂地处敦煌环城南路,主要为市区提供生活及工业用水。设项目由西北设计院设计,由兰州兰东自控公司负责实施,设计供水范围内用水量为25000立方米/日。水厂共有水源井17眼,8个远端压力测量点,周边水源井距离水厂距离较近,均在5公里以内,但分布较分散,且有高大建筑阻挡,水厂决定采用无线通信系统来完成水源井及各测压点的控制及数据的采集。
设备选型:
根据用户要求及水厂周围地型情况,为确保无线通信系统的稳定性和可靠性,确保通信质量,选取一款高性能、高稳定性的无线通信设备是首先要考虑的问题,我公司特选用美国MDS公司的全数字无线数传电台MDS2710A构建无线通信主设备。数据采集设备采用罗克韦尔自动化A-B公司小型可编程控制器SLC5/04及微型可编程控制器MicroLogix1000。

设备主要技术指标:
MDS2710全数字数传电台:
◆传输数率高达9.6/19.2kbps
◆使用频率220-240MHz,占用带宽12.5KHz/25KHz
◆数据传输转换时间快(Tx-Rx-Tx),仅为7-10 ms
◆接收灵敏度高,至 -110 dBm(BER10-6)
◆电台输出功率为1-5 W可调
◆采用数字信号处理(DSP)技术,强大的抗干扰能力,并可在信道有干扰时自动切换频率,它增强了数据传输的范围和可靠性。
◆数据处理的功能,如RTS/CTS延迟、发射延时、限时器等,均可编程设置。
◆诊断测试功能包括:电台参数、失电、接收信号强度、电源电压变化、内部温度等
◆话音/数据兼容功能:电台提供话音输入及输出接口。
◆新的发射机设计技术保证了持续稳定的发射输出功率,甚至在电池电压变化时也一样,非常适用于备用电池和太阳能电池的应用。
◆外部全铸铝结构,坚固耐用,满足工业级的要求
◆一体化结构,电台内置9.6/19.2kbps的调制解调器(MODEM),也可内置模拟RTU(可选件)
◆每个电台可配置为主站或远端站设备,只用一台PC就可完成现场测试
◆典型传输距距离30-50公里

AB Micro Logix 1000 可编程序控制器
Micro Logix 1000 可编程序控制器,可按需要扩展I/O,与大型控制器相比,成本低,体积小。Micro Logix 1000 可编程序控制器是A-B系列的一种功能强大的小型控制器,这种小型可编程序控制器可以扩展 Compact I/O。满足各种工业应用的需求。它使用罗克韦尔编程软件 RS Logix ,具有和Micro Logix1000,SLC系列控制器相同的指令集。
Micro Logix 1000是A-B微型系列中最高级的控制器。
◆袖珍型 Compact I / O 模块可扩展超过100点 I/O。
◆内置大容量非发挥性存储器。
◆实时时钟(RTC)功能。
◆通过编程接口,可上载、下载、传送用户程序。
◆内置PID功能。
◆数据存取终端可以监视和调节数据。
◆2路20KHz的高速计数器输入。
◆2路20KHz的高速计数器输出,具有PTO(脉冲列输出)或PWM(脉宽调制)功能。
◆8路锁存输入(脉冲捕获)
◆可选择的计时中断STI功能。
◆4种事件中断。
    Micro Logix 1000具有手指保护功能的可拆卸端子块,符合NEMA标准,增强了安装、更换的安全性。处理器单元可单独更换,无需拆卸电路接线。操作系统可采用固件升级,无需更换硬件。控制器和扩展模块可采用DIN标准导轨安装或面板安装,部件更换更灵活。I/O模块安装更容易,因为 Compact I/O 模块无需机架,可使用卡槽和舌簧从正面插入或拆卸。

系统方案
本方案主要解决敦煌水厂中控室对各个水井及测压点数据的采集和监控。整个系统中包括一个主站和25个从站。其中,主站设在水厂中控室,从站分别设在各个水源井、配水管网测压点。本系统是一个典型的点对多点星型结构无线通信系统。系统拓扑结构示意图如下所示:

系统结构示意图

系统安装调试
为保证系统运行正常可靠,减小系统损耗,主站采用200MHz高增益全向天线,采用国产低损耗电缆作馈线,各从站使用200MHz高增益定向天线及国产低损耗馈线。
MDS2710和A-B公司的可编程控制器MicroLogix1000采用串口通信方式进行连接,与MicroLogix系列可编程控制器,必须使用RS232(9针-25针)交叉电缆进行连接。A-B公司的可编程控制器MicroLogix1000具有内置的多功能的标准RS232接口通道0,通过该接口可以和编程器连接进行编程,也可以建立DH485网络,还可以实现SCADA系统功能。该RS232接口有两种工作方式,一种是系统方式,另一种是用户方式,系统方式支持DH485和DFI通讯协议,用户方式支持标准ASCII码方式,通讯速率从110bps到19.2kbps可组态。DFI协议是A-B公司PLC系统广泛支持的通讯协议,包括各系列PLC及装有RS Linx通讯软件的计算机均支持DFI协议,通过该协议可以构成基于无线的SCADA系统。DFI协议支持点对点全双工通讯模式以及点对多点半双工主从通讯模式,DFI主从通讯方式支持包括主站在内的多达255个站,站地址为0-255。SLC5/04通道0可组态选择DFI全双工,DFI半双工主或DFI半双工从,MicroLogix1000通道0可选择DFI全双工或DFI半双工从。敦煌水厂无线通讯SCADA系统采用点对多点半双工通讯模式,作为主站采用DFI半双工主通讯方式,其它PLC控制器作为从站采用DFI半双工从通讯方式,主站PLC采用对各从站轮询方式并通过信息(MSG)指令来实现数据交换的。DFI主从通讯方式不仅能实现主站与从站的通讯,而且能实现从站与从站的通讯。主站对从站的通讯可组态面基于信息的轮询方式或标准的轮询方式。

MDS无线电台与AB PLC连接注意事项
1.MicroLogix1000处理器选择
 处理器型号:1761-Micrologix 1000 Analog
 处理器名称:M1000
2.MicroLogix1000通道组态: 组态DF1协议:Half Duplex Slaver,波特率为9600,节点地址为1

结论:
该工程安装施工并调试已经完成,现系统已安全运行多年,系统运行完全正常。该项目的顺利实施提高了水厂供水系统的自动化水平,为科学有效管理水厂供水能力打下了坚实的基础。MDS2710电台高效稳定的工作能力得到了用户的普遍认同,其优越的性能和高质量的品质,是值得用户信任的第一无线数据传输设备。