一、引言

艾默生網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(luò)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(jìn)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(yīng)速度和供水質(zhì)量，達(dá)到供、用水的平衡是關(guān)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(dāng)?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(jìn)、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(shè)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(yīng)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(yīng)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(shù)要求，PSMS集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模如下：

● 武漢市二次供水公司設(shè)立監(jiān)控中心，并設(shè)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(shù)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(shè)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(dāng)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(yù)先設(shè)定的電話號碼和信息，及時通知設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)行相應(yīng)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(shè)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(jìn)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(hù)成本。
2. 造價低，組網(wǎng)靈活，易于擴(kuò)充，公共電話網(wǎng)PSTN撥號、專線方式可選。
3. 利用MOXA多串口擴(kuò)展卡來擴(kuò)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(kuò)充串口板的數(shù)量，一臺監(jiān)控主機最多可擴(kuò)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(kuò)展卡的模塊化構(gòu)造，使系統(tǒng)升級擴(kuò)容等對串口擴(kuò)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(dǎo)致其他串口都不可用，避免了“滾雪球”效應(yīng)。
6. 注意MODEM需要成對使用；且常將位于監(jiān)控中心的MODEM設(shè)置為自動應(yīng)答方式(ATS0≠0)，而端局供水站側(cè)的MODEM應(yīng)設(shè)置為上電自動撥號且掉線自動重?fù)堋?

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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)答，但所有從機都要響應(yīng)該命令；命令區(qū)/響應(yīng)區(qū)是指主機發(fā)生的命令和從機對命令的應(yīng)答；索引區(qū)是對命令區(qū)所發(fā)命令的進(jìn)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(shè)定頻率、運行頻率、輸出電壓、輸出電流、當(dāng)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(jìn)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(shè)置

艾默生TD2100供水專用變頻器的主要通信參數(shù)設(shè)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