1系统简介
基于GIS平台的PLC组态系统，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。从而极大地提高供水行业的自动化管理和应用水平，显著地降低生产成本。本系统应用领域为供水行业，可以推广到其他行业应用，如供电、电信、有线电视、市政等。
2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。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，造成系统难以与非PLC站通信，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。
3本系统的技术创新和优势
3.1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。
3.2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。
3.3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。
3.4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。
3.5参与控制的短信平台。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。
3.6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、Java，WEB服务LinuxAS4.0+Tomcat5.5.12，基于以太网、Profibus等专有和公开协议。
4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、S5、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（图1）。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。
4.1PLC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，中央处理器CPU413、通讯模板CP443-1、信号模板SM431、SM432、SM421、SM422、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STEP7V4.02,操作员面板的编程软件Protool。
4.2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。
4.3中心服务器
4.3.1GIS监控系统。该系统是在GIS平台开发PLC上位机组态系统，通过GIS系统实现对各水厂、加压站、测压测流点设备的运行状况进行检测和控制。在全公司内部，只要安装了GIS软件的计算机都可以检测加压站的运行状况。
4.3.2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、SMGP、CNGP、SMPP），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CMPP3.0、CMPP2.0，中国联通的SGIP1.2，中国电信的SMGP2.0、SMGP1.3，中国网通的CNGP2.0、CNGP1.0，国际通用协议SMPP3.4、SMPP3.3，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。该控制平台可满足相关人员随时随地了解各终端设备运行状况、控制设备的运行，及时了解现场故障信息。通过安装在中心服务器上的短信控制平台与相应手机进行互联。
4.3.2.1正常状态信息发送。控制平台按指定的发送频率发送各设备的运行状态、进出水管压力、运行水泵电流等内容至指定发送人员手机。
4.3.2.2故障信息
设备运行故障时，故障信息可立即发送给指定对象，故障信息发送可分三个等级，由低到高分别为第一等级、第二等级、第三等级，且可分级发送。如：一旦出现故障，故障信息首先自动发送给故障第一级处理人员；如果在指定时间内，故障没有排除或故障第一级处理人员没有向短信控制平台发送信息反馈，故障信息将自动发送给故障第二级处理人员；如果在指定时间内，故障仍然没有排除或故障第二级处理人员没有向短信控制平台发送信息反馈，故障信息将自动发送给故障第三级处理人员；如果故障在指定时间内得到排除或故障处理人员向控制平台回复短信，系统将不会向下一级故障处理人员发送短信。
4.3.2.3查询信息。在任何时候任何人发送短信至平台均可查询到泵站运行状态信息。
4.3.3电话强制报警。一旦加压站出现故障，系统将会立即通过指定电话自动拨打设定的电话强制报警，通过电话报警通知有关人员，报警电话必须被接听，否则未接听的电话将会一直被拨打。
参考文献：
[1]周友志.基于PLC的电气自动化控制水处理系统研究[J].中国新技术新产品,2018,05:18-19.