一、引言
艾默生網(wǎng)絡能源有限公司基于動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)(PSMS)的能源一體化解決方案，正在朝著集成化、模塊化方向發(fā)展。艾默生公司TD2100供水專用變頻器做為智能設備接入到PSMS集中監(jiān)控系統(tǒng)中,便于集中管理,綜合控制，以及故障告警的及時有效處理。充分利用艾默生TD2100供水專用變頻器強大的通信聯(lián)網(wǎng)功能，逐步實現(xiàn)供水泵站的少人或無人值守，已成為供水系統(tǒng)實現(xiàn)供水壓力集中監(jiān)控的一個必不可少的部分，也是艾默生網(wǎng)絡能源有限公司一體化柔性解決方案的一種具體體現(xiàn)。

隨著高層建筑逐年增加，傳統(tǒng)的采用水箱或水塔供水方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代供水行業(yè)的要求。日常的生活用水經(jīng)常是隨時間而變化的，因季節(jié)、晝夜相差很大，用水和供水的不平衡集中表現(xiàn)在水壓上，如果用水多而供水少則水壓低，造成用水不便；用水少而供水多則水壓高，造成能源的浪費。如何能夠根據(jù)管網(wǎng)壓力的變化進行智能化和數(shù)字化的調(diào)節(jié)和控制，以保障供水系統(tǒng)的響應速度和供水質(zhì)量，達到供、用水的平衡是關鍵。

艾默生公司的TD2100變頻器是集變頻和智能供水控制于一體的恒壓供水專用變頻器。它用恰當?shù)乃秒娍胤桨竵砣〈^(qū)住宅和商業(yè)大廈樓頂水箱或水塔,實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是目前較先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。采用以小區(qū)或社區(qū)為統(tǒng)一整體的供水方案，會使設備的利用率及節(jié)能比例大大提高，并減少初始投資和占地面積。TD2100供水專用變頻器以其環(huán)保、節(jié)能和供水質(zhì)量高等優(yōu)點在供水行業(yè)中得到了廣泛的應用，其中，武漢市二次供水公司小區(qū)供水壓力集中監(jiān)控系統(tǒng)就是一個典型的應用。

二、TD2100供水專用變頻器在武漢二次供水PSMS集中監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方案
根據(jù)武漢市二次供水公司的技術要求，PSMS集中監(jiān)控系統(tǒng)設計規(guī)模如下：
● 武漢市二次供水公司設立監(jiān)控中心，并設置監(jiān)控主機；
● 監(jiān)控中心目前監(jiān)控3個小區(qū)供水站，分別為漢口2個、武昌1個；
按照監(jiān)控系統(tǒng)技術要求和傳輸資源情況，確定采用目前常用的公共電話網(wǎng)PSTN(Public Switched Telephone Network)做為傳輸資源。通過PSTN撥號MODEM輪詢的方式，將監(jiān)控信息通過MOXA多串口卡接入監(jiān)控主機。在變頻器分布區(qū)域較廣，且需要集中監(jiān)視和控制，但布線較困難，而有備用電話線使用時，這是一種理想的解決方案。利用PSMS集中監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對各供水站內(nèi)的TD2100供水專用變頻器等智能設備的聯(lián)網(wǎng)控制。實時監(jiān)視各供水站中智能變頻器的運行參數(shù)，包括輸出電壓、輸出電流、輸出頻率、輸出轉(zhuǎn)矩、管網(wǎng)壓力反饋值等重要參數(shù)；并能實現(xiàn)對變頻器的參數(shù)修改，功能控制；當供水系統(tǒng)或變頻器發(fā)生故障時，通過MODEM自動撥號功能，自動啟動預先設定的電話號碼和信息，及時通知設備維護人員進行相應處理，可以方便地實現(xiàn)供水站的無人值守。
艾默生TD2100供水專用變頻器做為一種智能設備接入到PSMS集中監(jiān)控系統(tǒng)中，其組網(wǎng)方式如下圖所示：


在各供水站的SDA-1采集器是由SDA-IO和SDA-OCE兩部分組成，有內(nèi)置MODEM卡。SDA-1采集器除了通過SDA-IO監(jiān)測10路AI/DI及3路DO以外，還能夠通過SDA-OCE實時地采集底端TD2100智能變頻器的運行數(shù)據(jù)，并按照郵電總局規(guī)定的協(xié)議(YDN23協(xié)議)和數(shù)據(jù)規(guī)范與PSMS集中監(jiān)控中心進行通信。
該組網(wǎng)方案具有以下幾個顯著優(yōu)點：
1.系統(tǒng)組網(wǎng)簡單，簡化了布線，降低了安裝和維護成本。
2.造價低，組網(wǎng)靈活，易于擴充，公共電話網(wǎng)PSTN撥號、專線方式可選。
3.利用MOXA多串口擴展卡來擴展計算機串口，可以根據(jù)實際需要的串口數(shù)量來靈活擴充串口板的數(shù)量，一臺監(jiān)控主機最多可擴展到4塊PCI卡共128個串口，能夠滿足絕大多數(shù)的需要。
4.MOXA C320系列智能型多串口卡帶有2個CPU，大大提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率。
5.MOXA多串口擴展卡的模塊化構(gòu)造，使系統(tǒng)升級擴容等對串口擴展靈活。而且各模塊、各串口之間是“相對獨立”的，即便一個串口損壞也不會影響到其他串口，導致其他串口都不可用，避免了“滾雪球”效應。
6.注意MODEM需要成對使用；且常將位于監(jiān)控中心的MODEM設置為自動應答方式(ATS0≠0)，而端局供水站側(cè)的MODEM應設置為上電自動撥號且掉線自動重撥。

三、TD2100供水專用變頻器的通信協(xié)議格式
艾默生TD2100供水專用變頻器帶有標準的RS485通信接口：異步，半雙工。在通信過程中，一般是變頻器做為從機，而PC機(監(jiān)控主機)做為主機。 采用主機“輪詢”，從機“應答”的點對點通信方式。
3.1 協(xié)議幀格式
艾默生TD2100供水專用變頻器采用不定長ASCII碼通信協(xié)議。數(shù)據(jù)格式如下圖所示：


其中，校驗位可以是無校驗(NONE)、奇校驗(ODD)或偶校驗(EVEN)，相應地也就有三種數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)在串行異步通信過程中，是以數(shù)據(jù)包的形式，一幀一幀發(fā)送的。異步傳輸幀結(jié)構(gòu)如下圖所示：


在異步傳輸幀結(jié)構(gòu)中幀頭為～（7EH）；幀尾為0DH；從機地址(變頻器地址)的設定范圍為0～126，7FH（127）為廣播通信地址，各變頻器從機收到廣播地址時不必應答，但所有從機都要響應該命令；命令區(qū)/響應區(qū)是指主機發(fā)生的命令和從機對命令的應答；索引區(qū)是對命令區(qū)所發(fā)命令的進一步解釋和補充，例如：同樣是變頻器停機命令，是正常停機、自由停機還是緊急停機，就要在索引區(qū)加以區(qū)別；數(shù)據(jù)區(qū)則代表了變頻器的設定頻率、運行頻率、輸出電壓、輸出電流、當前壓力值等參數(shù)值；校驗和是指從“從機地址”到數(shù)據(jù)區(qū)“運行數(shù)據(jù)”的全部字節(jié)轉(zhuǎn)換為ASCII碼的連續(xù)累加和；稱該協(xié)議為不定長ASCII碼通信協(xié)議，是因為在串行通信傳輸?shù)膯蝹€異步串行幀長度最長為18字節(jié)，而有些控制命令僅為14字節(jié)長，例如：1#變頻器的開機命令格式為：7E0102000001830D，就只有14個字節(jié)。在發(fā)送過程中，幀頭（7EH）和幀尾（0DH）直接以十六進制發(fā)送，中間字節(jié)要先轉(zhuǎn)換成ASCII碼，再按先高位后低位的順序發(fā)送。

3.2 通信參數(shù)的設置
艾默生TD2100供水專用變頻器的主要通信參數(shù)設定，如下表所示：


四、武漢市自來水公司TD2100恒壓供水系統(tǒng)的基本功能
4.1 TD2100供水專用變頻器的功能及特點
艾默生TD2100供水專用變頻器是集供水控制和供水管理一體化的智能變頻器。內(nèi)置供水專用PID調(diào)節(jié)器，只需加一只壓力傳感器，即可方便地組成供水閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器反饋的水壓信號直接送入變頻器自帶的PID調(diào)節(jié)器輸入口，而壓力設定既可以使用變頻器的鍵盤在本地設定，也可以采用一只電位器以模擬量的形式送入。每日可設定多段壓力運行，以適應供水壓力的變化。TD2100供水專用變頻器的主要功能有：
•TD2100供水專用變頻器=PLC+變頻囂+PID調(diào)節(jié)器
•全面供水解決方案，靈活配置常規(guī)泵、消防泵、休眠泵、排污泵，便于實現(xiàn)水泵房全面自動化
•循環(huán)泵方式：4臺 固定泵方式：7臺變頻泵固定方式最多可以控制7臺泵，可選擇“先開先關”和“先開后關”（適用泵容量不用場合）2種水泵關閉順序。變頻泵循環(huán)方式最多可以控制4臺泵，系統(tǒng)以“先開先關”的順序關泵。
•用戶指定—設置功能，可實現(xiàn)周末節(jié)假日等
•6段特定日供水壓力控制
•消防輸入和控制功能，即使變頻器故障時，仍能自動啟動消防泵
•內(nèi)置進水池、污水池水位檢測電路和邏輯控制電路，無須外加水位開關
•管網(wǎng)超/欠壓、火警/水池缺水等多種輸入與檢測保護，可保障供水系統(tǒng)安全
•故障自動電話撥號功能，方便實現(xiàn)泵房無人職守運行

4.2 TD2100供水專用變頻器運行狀態(tài)實時監(jiān)測及控制
PSMS集中監(jiān)控系統(tǒng)能夠完成對端局變頻器及環(huán)境的實時遙測(YC)、遙信(YX)、遙控(YK)和遙調(diào)(YT)的“四遙”功能，實時監(jiān)視所有變頻器的運行狀態(tài)，監(jiān)視供水站的環(huán)境狀況，記錄和分析相關監(jiān)控數(shù)據(jù)，達到對各地市供水站及環(huán)境的實時集中監(jiān)控。下圖是在武漢市監(jiān)控中心的監(jiān)控主機上顯示的萬松園供水站TD2100供水專用變頻器的實時運行界面。


監(jiān)控中心是整個PSMS集中監(jiān)控系統(tǒng)的管理中心，主要完成全網(wǎng)的監(jiān)控信息的統(tǒng)計處理及分析。監(jiān)控中心主要由監(jiān)控主機、服務器、打印機及相關附屬設備所組成。監(jiān)控主機是監(jiān)控中心的系統(tǒng)監(jiān)控平臺，主要負責所屬被監(jiān)控供水站的監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)收集、分析、統(tǒng)計整理功能，監(jiān)控主機同時具有歷史數(shù)據(jù)保存和基本的告警功能。監(jiān)控主機軟件主要包括四個功能模塊：監(jiān)控模塊、報表模塊、管理模塊及告警模塊。監(jiān)控模塊指位于各個供水站的采集設備，主要完成變頻器、智能電量表、壓力反饋信號等監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)采集和控制，直接與監(jiān)控對象相連接；報表模塊完成基本的供水站監(jiān)控信息的查詢、統(tǒng)計、及打印功能；管理模塊主要完成人員管理和系統(tǒng)配置管理；告警模塊主要完成系統(tǒng)的告警管理功能。

實時監(jiān)視功能
主要是TD2100變頻器從機運行參數(shù)的實時監(jiān)視，包括輸出電壓，輸出電流，