北京安控科技股份有限公司 史卫华 摘要：本文主要介绍我国北方水厂水源井的现状及水源井控制器各主要部 件：主制器、ＤＴＵ等设备的选型，并对ＲＴＵ与ＰＬＣ进行性能对比。最后以中 粮公主岭生化能源水源井控制系统为例介绍、分析了水源井控制器产生的经 济效益。 量、三相电参数测量、远程启停控制、报警停机控制等功能。 它实现了工人在值班室（监控中心）即可查看各个水源井的 运行参数，启停水源井，及时关停故障水源井，从而大大减小了 工人的劳动强度，节约了水源井的维护成本，提高了工作效率。 关键词：水源井控制器；ＧＰＲＳ；ＲＴＵ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅ ｗａｔｔｅｒ ｗｅｌｌ ｉｎ ｎｏｒｔｈｅｒｎ ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ ｏｆ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｗｅｌ１ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍａｉｎ ｂｒａｋｅ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＤＴＵ ｄｅｖｉｃｅｓ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｗｅ ｍａｋｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ＲＴＵ ａｎｄ ＰＬＣ． Ｌａｓｔｌｙ，ｂｙ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｗｅｌｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＣＯＦＣＯ Ｇｏｎｇ Ｚｈｕｌｉｎｇ ２ 水源井控制器的功能 水源井控制器是跟据中国北方水厂的生产需求提出的。它至 少应满足以下要求： （ｉ）可以适用于中国北方的大部分环境 中国北方的很多城市如大庆、哈尔滨在冬天时可以达 到一４０￣Ｃ。因此要求水源井控制器可以适应北方的低温环境。 （２）可以实现水源井的基本控制和测量功能 Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｈｅ ｔｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ｂｙ ｗａｔｅｒ ｗｅｌｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｗａｔｅｒ ｗｅｌｌ ｃｏｎｔｒｏ１ ｎｉｕｔ；ＧＰＲＳ；ＲＴＵ 水源井控制器应至少具有以下功能：测量水井水位、测量 水井出水压力、测量水井出水流量（预留）、测量水泵的三相电 压、三相电流、可根据三相电参数对水泵进行保护、远程控制水 １ 概述 目前中国北方大部分水厂采用水源井取水方式，即每个水厂 有多口水源井抽取地下水，然后通过输水管道把所抽取地下水送 入水厂，经处理后供给市民。 源井启停。 （３）通讯设备选择 由于ＧＰＲＳ通讯方式无需申请，无需架设天线塔架，因此水 源井控制器从安装成本上考虑采用ＧＰＲＳ通讯方式与调度中心进行 通讯。 由于生产工艺落后，水源井的启停控制大部分还依靠人工完 成。且水源井分布比较分散，远离市中心，单纯依靠人工定时启 （４）通道的数量要求 控制器的Ｉ／Ｏ接口数量要满足水源井的需求：至少具有４ＡＩ （采集常规仪表的４～２０ｍＡ信号）、具有６个ＤＩ信号（测量水泵的 停水源井，无法在关键时刻对水源井进行控制，并且无法实时了 解水源井的工作状态，经常发生水源井烧泵的现象。 随着技术水平的提高及ＧＰＲＳ网络的普及，越来越多的水厂开 运行状态、泵房的门状态、变频器状态信号、报警信号等。）、 ４－＇￣－ＤＯ（可以控制两个泵的启停）、两个ＲＳ２３２／４８５接口（一个与 ＧＰＲＳ通讯，另一个和电量模块通讯）。 始考虑采用基于ＧＰＲＳ的水源井控制器统一对各个水源井进行实时 数据监控。水源井控制器采用ＲＴＵ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｕｎｉｔ远程终 端控制器）￣ＧＰＲＳ通讯模块，并根据水源井的工作特点编写相关 的控制器程序即可实现以下功能：水源井水位测量、出水压力测 （５）便于快速安装 水源井控制器一般都是批量使用的，因此要便于用户安装。 ６８告赫岫ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＰＡＮＯＲＡＭＡ ２０１１．０８ ３ 水源井控制器选型 根据产品的功能分析，我对水源井控制器所采用的核心部件 进行了选型和设计。 ３．１主控制器的选择 目前的水源井控制器有小型ＰＬＣ￣Ｉ：Ｉ－体化ＲＴＵ两种方案可以 作为水源井控制器的主控制器。安控科技生产的Ｓｕｐｅｒ３２一Ｌ系列 ＲＴＵｔ￣常适合于这种应用并且相对于ＰＬＣ有以下优势： （１）小型ＰＬＣ主要用于机械生产领域，且主要用于室内，一 般的温度范围Ｏ℃～４０￣Ｃ，不适用于大庆、哈尔滨等北方的环境。 而ＲＴＵ主要、应用于野外独立的场所温度范围可达－４Ｏ ｏＣ￣７０ ｏＣ （安控科技的Ｓｕｐｅｒ３２系￣ＩＪＲＴＵ）。 （２）ＰＬＣ为了降低生产成本，接口较少，且只支持本公司的 通讯协议。不便于接入监控网络。ＲＴｕ一般接口较多，且支持标 准的ＭＯＤＢＵＳ协议，便于接人ＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ数据采集与监控系统）系统。 水源井控制器采用Ｓｕｐｅｒ３２一Ｌ２０１ ＲＴＵ作为水源井控制器的核 心控制器。它具有６ＡＩ、８ＤＩ、４ＤＯ、１ＲＳ２３２、１Ｒｓ２３２／ＲＳ４８５、ｌ 以太网接口。 ３．２ ＤＴＵ的选择 作为水源井控制器的通讯部分，ＤＴＵ的选择关系水源井控制 器是否能支持多种ＳＣＡＤＡ软件。 首先，ＤＴＵ要可以在东北使用。其次，可以接人大部分的国 产ＳＣＡＤＡ软件。综合以上原因我们选择了宏电科技的７１ １０系列 ＤＴＵ，它有本种ＤＴＵ，即华为芯片ＤＴＵ（温度范围－１０￣Ｃ－４５￣Ｃ） ＭＯＴＯＲＯＬＡ芯片ＤＴＵ（一３５℃￣７０℃）。在东北可根据地域不同 选择西门子芯片和ＭＯＴＯＲＯＬＡ芯片的ＤＴＵ。并且宏电和国内多 家组态软件厂家有过合作关系，即在组态软件内嵌ＤＴＵ的驱动程 序，用户无法开发驱动。因此我们选择宏电的ＤＴＵ。 ３．３其它硬件的选择 水源井控制器除ＲＴＵ及ＤＴＵ外，还要有以下部件：电源、电 量模块、开关、端子等附件。它们的选择原则先是可以在北方的 大部分地区使用，其次满足设计功能要求。 ３．４水源井控制器的硬件设计 根据对多个水源井现场的考查，水源井控制器的体积要尽可 能的小，如有必要可以装入水泵启动箱。经过多个水厂的考查水 源井控制器的机箱外形尺寸最终定为３００×４５０×１８０（ｎｌｍ）。这 个尺寸可以放人大部分现有的强电控制箱，也可以直接安装在水 源井泵房。水源井控制箱底部开４个直径３０ｍｍ的接线孔。 考虑到很多水泵采用三相三线制供电，无法直接取得２２０Ｖ市 电，因此有必要在水源井控制器内部安装一个３８０Ｖ转２２０Ｖ变压 器。变压器的功率要足够整个设备的使用。ＲＴＵ功耗大约２Ｗ、 ＤＴＵ最大功耗１２Ｗ、电量模块ｌＷ、仪表功耗２Ｗ，整体功耗大约 １７ｗ，再加上储备，选择４０Ｗ的变压器。 ＲＴＵ通过ＣＯＭ１口与电量模块进行连接，并通过ＭＯＤＢＵＳ协 议读取电量模块内部的数据。电量模块选择安控科技生产的Ｅ３０６ 电量模块，它可以采集三相电压、三相电流、功率、功率因数等 参数。 水源井控制器的外接仪表部分，每个仪表通道单独配置一个 Ｏ．５Ａ的保险。防止在更换仪表，或仪表接线时因意外短路损坏电 源。 ３．５水源井控制器的软件设计 软件是水源井控制的核心部分。它决定了水源井控制器的控 制水平。水源井控制器的软件共有以下几部分。 ３．５．１数据采集部分 水源井控制器采集的仪表信号为４－２０ｍＡ电流信号。信号进 入ＲＴＵ后转换为１００００－５００００的通道值数据。ＲＴＵ根据以下公式把 电流信号转换为测量工程值。 工程值＝（（通道值一１００００）／４００００）×（仪表量程上限一 仪表量程下限）。 最终以实时数据形式存放于寄存器中。每个工程值占用两个 １６位的寄存器地址。 ３．５．２电量采集部分 水源井控制器的电量采集由电量模块完成。要测量三相电参 数需要外部接入电量模块１Ｏ根线。测量结果存于电量模块的寄存 器中，并且电量模块内的数据不能直接使用，要根据ＲＴＵ设定的 互感器变比ｌ Ｅ行计算后才能得到最终的计算数据。 电量模块所得的数据存放在４０００ １￣４００４０寄存器中。这些数 据包括：各相电压、各相电流、各相功率、功率因数、总功率、 视在功率、有功功率、无功功率等参数。 要读取这些数据，首先要在ＲＴＵ中设置电量模块内的数据地 址、互感器的变比。然后读取相关的数据，并把计算后的数据存 放在Ｓｕｐｅｒ３２一Ｌ２０１中 ３．５＿３水源井控制器的控制部分 水源井控制器通过Ｓｕｐｅｒ３２－Ｌ２０１的ＣＯＭ２口与监控中心通讯， 接受监控中心的命令。水源井控制器可以通过远程指令启停。 水源井的电机采用点起或点停的方式进行控制，即ＲＴｕ检测 ２０１１．０８ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＰＡＮＯＲＡＭＡ五蕾硼６９