泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)

1、泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)隨著計算機水平的不斷提高，我國泵站工程中采用計算機進行保護與監(jiān)控越來越普及，監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與研究也進入了一個全新的階段，同時也產(chǎn)生了行業(yè)先進的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。如東深供水改造工程，作為大型跨流域、多梯級調(diào)水工程，自動監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既要滿足供水安全的要求，又要實現(xiàn)無人值班、遠方集中與自動抽水控制，從而達到減員增效和優(yōu)化調(diào)度的目的，而全線輸水設(shè)施主要采用隧洞、箱涵、渡槽等封閉式“剛性”管道連接，輸水過程中無水庫調(diào)節(jié)，因此要求監(jiān)控系統(tǒng)進行全線實時調(diào)度控制，協(xié)調(diào)各梯級泵站運行，實現(xiàn)泵站間的運行安全閉鎖，這也是確保調(diào)水工程安全、高效、經(jīng)濟運行的重要生產(chǎn)和管理手段。東深供水

2、改造工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)綜合應(yīng)用自動控制技術(shù)、計算機和IP技術(shù)及通信技術(shù)，構(gòu)筑出大型跨流域梯級調(diào)水工程的分層分布式和開放式的監(jiān)控系統(tǒng)，在系統(tǒng)中首次采用多星形100/1000M冗余以太網(wǎng)技術(shù)和600M多環(huán)綜合通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)成了復(fù)雜、多網(wǎng)、多鏈路的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。同時，該計算機監(jiān)控系統(tǒng)對不同的現(xiàn)場總線技術(shù)進行集成，實現(xiàn)了眾多設(shè)備現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的全面數(shù)字化。在工業(yè)電視系統(tǒng)中，首次實現(xiàn)了對視頻信號進行跨網(wǎng)絡(luò)、無矩陣的切換與控制。該計算機監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)了如下先進的泵站控制功能:采用復(fù)雜嚴密的軟硬件邏輯控制措施，保障供水工程安全的泵站聯(lián)合運行與安全閉鎖功能；全線和各泵站的流量平衡控制功能;供水安全和流量平衡前提下的

3、全線APC（自動抽水控制）、單泵站APC和單泵組APC功能；泵組、泵站及全線優(yōu)化調(diào)度功能；全線監(jiān)視、控制功能及統(tǒng)計、報表與運行指導(dǎo)功能。自來水廠自動監(jiān)控系統(tǒng)主要是對取水泵站、藥物投加站、沉淀地、V型濾池、炭濾池、送水泵站、污水處理站等主要設(shè)備實現(xiàn)自動監(jiān)控，系統(tǒng)設(shè)置多個分站，在中央控制室對所有設(shè)備集中監(jiān)控，通過工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，采用無線或有線等多種通訊手段進行數(shù)據(jù)交換與共享現(xiàn)場工作間無人值守，實現(xiàn)全廠生產(chǎn)過程的自動化控制。目前我公司已完成多個水廠自動控制系統(tǒng)，其中包括寶安區(qū)要做好崗五指杷水廠、潮州賜茶水廠、汕頭新津水廠等大型水廠。污水處理廠包括污水處理自控系統(tǒng)和中水回用自控系統(tǒng)，系統(tǒng)采用測控管理，通

4、過現(xiàn)場總線成上層計算機通訊。我公司已完成污水處理項目包括廣州新白云國際機場污水處理廠自控系統(tǒng)，該工程是國家重點工程廣州新機場遷建工程的一部分。主要工程：廣東省公安廳消防總隊訓(xùn)練基地自動控制系統(tǒng)天津天星純水生產(chǎn)線控制系統(tǒng)廣州新白云國際機場污水處理廠自控系統(tǒng)深圳市寶安區(qū)松崗五指杷水廠自控系統(tǒng)潮州賜茶水廠自控系統(tǒng)汕頭新津水廠自控系統(tǒng)廣州味精廠自動控制系統(tǒng)荊門石化廠丙烷壓縮機冗余控制系統(tǒng)上海港務(wù)局港口垃圾焚燒自控系統(tǒng)嘉陵集團摩托車消聲器電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)陽江、肇慶、珠海電信動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)京珠南隧道群控制系統(tǒng)廣州地鐵一號線SCADA系統(tǒng)改造工程給水和污水處理過程控制系統(tǒng)將有線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和先進的無

5、線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)進行緊密結(jié)合，無線網(wǎng)絡(luò)具有靈活性、可移動性和極強的可擴容性等特點，可用其傳送遠程泵站的圖像數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)，解決了在山地、河流、港口等特殊地理位置和環(huán)境輔設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的難題，同時也節(jié)省了工程投資，縮短了施工周期。水處理工程通訊系統(tǒng)主要由通訊系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、遠程泵站控制系統(tǒng)、排海泵站控制系統(tǒng)及污水處理廠控制系統(tǒng)等組成。通訊系統(tǒng)。選用完全符合工業(yè)級標準且具有真正冗余功能的光纖交換機，構(gòu)成100Mbps光纖主干網(wǎng)，實現(xiàn)實時圖像、監(jiān)控數(shù)據(jù)和語言的三網(wǎng)合一，確保監(jiān)控通訊系統(tǒng)的可靠性和實時性。工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。由國際上最先進的硬件設(shè)備和專用的監(jiān)控軟件組成，確保所有

6、圖像在電視墻上顯示的同時，能用計算機軟件進行回放、錄像和報警等操作。計算機監(jiān)控系統(tǒng)。由計算機和監(jiān)控軟件等組成，使用基于客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的開放的WindowsNT軟件系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)對遠程設(shè)備的監(jiān)控和管理。遠程泵站控制系統(tǒng)、排海泵站控制系統(tǒng)及污水處理廠控制系統(tǒng)。由高性能PLC控制器、現(xiàn)場儀表及控制設(shè)備組成，完成泵站和污水處理廠的全自動控制，實現(xiàn)泵站的無人值守。典型工程嘉興市污水處理工程（有監(jiān)控圖）嘉興市污水處理工程由12座提升泵站、污水處理廠及排海工程組成，主要負責(zé)市區(qū)及所轄縣市城鎮(zhèn)的城市污水，兼顧部分分散的工業(yè)廢水和鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水的處理。污水處理采用新式氧化溝工藝，日處理量30萬噸。主要包

7、括主中控室、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、電話語音系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、分控室、PLC現(xiàn)場控制站、泵站、污水處理廠、排海泵站、防雷系統(tǒng)十大部分，設(shè)計選型先進，使用安全可靠。蕭山南片供水工程3訂3訂工程規(guī)模為30萬米3/日，屬二類城市凈水廠，主要包括加礬、加堿、加氯控制系統(tǒng)、反應(yīng)池排泥控制系統(tǒng)、平流式沉淀池吸泥行車控制系統(tǒng)、V型濾池控制系統(tǒng)、送水泵房恒壓供水系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、電視監(jiān)視系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、電話語音系統(tǒng)、防雷避雷系統(tǒng)十一個子系統(tǒng)。該系統(tǒng)按一類水司的水質(zhì)要求進行規(guī)劃設(shè)計，采用先進可靠的進口設(shè)備，使用智能控制技術(shù)，具有對生產(chǎn)過程的實時、歷史、報警、報表、監(jiān)控等信息和數(shù)據(jù)的處理功能，實現(xiàn)管理信

8、息系統(tǒng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)的有機結(jié)合、信息共享。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，確保供水質(zhì)量。杭州濱江給排水工程杭州濱江給排水工程由19個主要控制站、污水預(yù)處理廠、污水泵房、污水廠、雨水泵房、水閘、水廠組成，屬供水與水處理一體化工程。主要包括主干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遠程監(jiān)測點數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、中央監(jiān)控管理調(diào)度系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)四大系統(tǒng)。選用先進而成熟的100M光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)組建給排水運行監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。借助網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)各測點遠程數(shù)據(jù)采集，并對閥門等設(shè)備進行控制。運用計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)存儲、管理、顯示、監(jiān)控、報警。設(shè)計新型可靠，實現(xiàn)了將比較分散獨立的供水、污水處理、雨水三大系統(tǒng)集中統(tǒng)一管理。項目特點：采用數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，實

9、現(xiàn)對點數(shù)多且分散的管網(wǎng)測壓點、水質(zhì)檢測點等進行實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。采用GIS管網(wǎng)地理信息子系統(tǒng)，使供水、污水處理、雨水三部分系統(tǒng)不僅能夠獨立完成其功能，并且實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。融合TCP/IP技術(shù)、IP電話技術(shù)及傳統(tǒng)電話語音技術(shù)構(gòu)建先進、可靠、經(jīng)濟的電話語音系統(tǒng)。SIEMENSSIMATICS7300PLC在排水泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用排水泵站（下簡稱泵站）作為市政建設(shè)和管理工程的主要設(shè)施，擔(dān)負著城市排水防澇的重要任務(wù)。從目前國內(nèi)大部分的泵站控制和管理來看還是處于相當落后的狀況，與國外相比具有很大的差異。在電氣控制上，自動化監(jiān)控程度低，大部分的泵站僅有單級的常規(guī)控制。隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對市政

10、建設(shè)和管理提出了更高的要求。所以必需對現(xiàn)有泵站控制和管理進行改造和完善。向無人化泵站監(jiān)控管理發(fā)展，以達到減員增效和提高管理水平的目的。該項目是以上海市浦東新區(qū)塘橋泵站為實施對象，進行整個泵站的自動化監(jiān)控和管理的改造。1泵站工況概述塘橋泵站位于上海市浦東新區(qū)塘橋路黃浦江邊，該泵站主要用于附近地區(qū)的污水排放處理和防汛抗?jié)?。服?wù)面積240120m2，總排水量為13.8m3/s。1.1設(shè)備分布同大部分的泵站一樣，其設(shè)備由進出水閘門：用來防止黃浦江江水倒灌和泵站維修。集水池：地下管道的污水匯。集在此集水池，集水池被不銹鋼格柵分成內(nèi)外區(qū)，污水由內(nèi)區(qū)流經(jīng)格柵除污后，到外區(qū)排入黃浦江中。集水池內(nèi)外區(qū)邊安裝有超

11、聲波液位儀用來檢測內(nèi)外區(qū)水位和水位差。除污機：泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除污機2臺、除污機用于把附于格柵上的垃圾和污物從集水池中提出來處理。變壓器房：為保證泵站的可靠工作,泵站建有兩座800kVA電力變壓器。電力變壓器安裝有溫度監(jiān)控器監(jiān)測溫度，當溫度超限能自動啟動風(fēng)機降溫和報警。水泵房：塘橋泵站安裝了6臺180kW的軸流水泵；在存水房裝有水位檢測器?？刂乒穹浚悍績?nèi)裝有進線柜2臺；功率因素補償柜4臺；泵開關(guān)柜和聯(lián)接柜1臺。2控制要求以塘橋泵站為設(shè)施對象，進行整個泵站的自動化監(jiān)控和管理的改造。改造泵站的水泵控制開關(guān)柜，使之具有就地和遠程控制的功能。改造泵站的功率因素補償柜，能實現(xiàn)就地自動補償和遠程電

12、網(wǎng)監(jiān)控。改造泵站的變壓器房對于變壓器溫度進行遠程顯示，高溫報警等功能；建立泵站的控制室，對泵站實施三級控制，在控制室內(nèi)設(shè)置自動化監(jiān)控操作臺和信號處理柜。采用SIEMENS的S7300系列PLC,對整個泵站實現(xiàn)自動化監(jiān)控，水泵將根據(jù)泵的狀態(tài)，水位，雨量，電網(wǎng)狀況，閘門位置等工況自動投切。通過對水位差的檢測，提示或自動投切除污機。采用高性能的10英寸真彩LCD觸模式顯示屏，對整個泵站進行動態(tài)監(jiān)控管理，故障報警，工況記錄和報表打印。預(yù)留通信接口，可通過電話線路或DDN網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)進行區(qū)域監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳送。2硬件系統(tǒng)構(gòu)成根據(jù)以上要求，我們開發(fā)研制了下述這套塘橋泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要配置如下。1PLC配

13、置泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的PLC采用SIEMENS的S7300系列。根據(jù)系統(tǒng)要求，P1C總體配置如下：中央處理模塊(CPU)：選用CPU314，內(nèi)存RAM擴展到64K。數(shù)字量輸入模塊(D1):選用SM321、共8塊(16點/塊)。處理128點輸入信號。數(shù)字量輸出模塊(DO)：選用SM322,4塊為16點/塊，4塊為8點/塊。處理96點輸出信號。模擬量輸人模塊(A1):選用SM331，共3塊(8點/塊)。處理24點輸入信號。通信模塊：選用CP340，共2塊，1塊為RS232接口，1塊為RS485接口。PIJC采用了四個框架，在RTU信號柜內(nèi)有三個，其中一個為備用擴展框架；另一個在操作臺內(nèi)，通過IM3

14、61擴展連接，這樣簡化了接線，大大地提高可靠性。2觸摸屏配置觸模屏采用了日本DIOTAL公司的570HMI來實現(xiàn)上述要求。其是以RS232接口與PLC的CP340連接，采用SIEMENS的3964R的協(xié)議完成通信。3電網(wǎng)監(jiān)控配置電網(wǎng)監(jiān)控采用治國SOCOMEC公司的DIRISM型的電量監(jiān)控器，可檢測三相四線制的相電壓,線電壓，相電流，零線電流，有功無功功率，功率因素，頻率及相應(yīng)的最大值。監(jiān)控器以RS485接口采用MODBUS協(xié)議與PlC的CP340連接，傳送電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)。因為泵站是采用雙路電網(wǎng)進線，故應(yīng)用了2套電量監(jiān)控器，分別安裝兩側(cè)進線柜上。其它裝置的信號都是通過數(shù)字量或模擬量與PLC連接。3

15、軟件監(jiān)控實現(xiàn)塘橋泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件主要有兩部分：PIC監(jiān)控軟件和觸摸屏圖控軟件。PLC監(jiān)控軟件由幾大模塊組成。1系統(tǒng)檢測和故障處理模塊系統(tǒng)檢測處理所有的輸入信號，根據(jù)具體情況將作出不同響應(yīng)。處理的信號有：6臺泵電機的溫度和振動；進出水閘門狀態(tài)；存水房液位；防火防盜安全；2臺電源變壓器溫度；雨量；4臺功率因素補償柜工況；電網(wǎng)工況（電壓欠壓和過壓監(jiān)控；三相電流過載監(jiān)控；缺相監(jiān)控；三相不平衡監(jiān)控；功率過載監(jiān)控；功率因素監(jiān)控；電量累計）；污水池水位等。系統(tǒng)故障分類為三級：一級故障定義為最高級。當發(fā)生此類故障，將禁止所有控制輸出。聲光報警。記錄打印，在顯示屏上顯示故障類型和解決方法。只有在排除故障

16、、按人工復(fù)位鍵后系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。二級故障定義為次級。當發(fā)生此類故障時將禁止故障點的控制輸出、系統(tǒng)作自動調(diào)正繼續(xù)當前操作。三級故障定義為最低級。當發(fā)生此類故障時，僅聲光預(yù)警，不中斷當前操作。根據(jù)系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種故障實施相關(guān)的故障聲光報警和記錄。此刻觸模式顯示屏進入故障報警畫面，顯示故障內(nèi)容，性質(zhì)，地點，時刻和解決方案，并打印。2除污機和排水泵的運行處理泵站有2臺除污機，系統(tǒng)對除污機的工況進行監(jiān)控。故障信號置位，置二級故障報警，由“系統(tǒng)故障處理”模塊處理。根據(jù)信號狀態(tài)點亮或熄滅有關(guān)指示燈，同時在觸模式顯示屏上顯示。當除污機柜上的選擇開關(guān)選擇遠控，操作臺在泵自動運行前，先進行排污操作。采用水位差檢

17、測，則根據(jù)水位差標志實施自動排污。在自動排污時、先在現(xiàn)場聲光預(yù)警，再運行裝置。泵啟動柜有6臺與操作臺相聯(lián)進行控制。當故障信號置位、置二級故障報警，由“系統(tǒng)故障處理”模塊處理。根據(jù)信號狀態(tài)點亮或熄滅有關(guān)指示燈。當泵開關(guān)柜上的選擇開關(guān)選擇遠控，在操作臺上可實施4種泵運行方式：手動方式、自動方式、預(yù)抽空方式、檢修方式。在操作臺上對每臺泵都設(shè)置有各自的狀態(tài)指示燈，手動操作按紐和選擇開關(guān)。單臺泵的選擇開關(guān)有四檔：停止、檢修、手動和自動。當設(shè)置手動檔時可實施手動或預(yù)抽空操作。在自動檔時則允許該泵進入系統(tǒng)自動運行組態(tài)。在系統(tǒng)操作上設(shè)置有三檔的選擇開關(guān)：停止、自動和預(yù)抽空。“停止”禁止所有泵的運行；“自動”允

18、許單臺泵選擇開關(guān)設(shè)置在自動檔的泵進入自動運行組態(tài)?！邦A(yù)抽空”允許單臺泵選擇開關(guān)設(shè)置在手動檔的泵預(yù)抽空運行。泵的啟動和停止要延時依次投入和退出。泵的基本聯(lián)鎖條件：A.級故障、電源故障禁止所有泵運行；B.泵電機故障、泵啟動柜故障禁止對應(yīng)泵運行；C.泵的不同運行要附合上述泵啟動柜和操作臺之間的正確設(shè)置；D.水位聯(lián)鎖。當滿足上述不同聯(lián)鎖條件，泵可進人手動、檢修、預(yù)抽空或自動運行。在泵自動運行時，要根據(jù)水位點和水位區(qū)來確定需運行的泵數(shù)；判斷能投入自動組態(tài)的泵是否滿足上述要求，如不滿足，則故障報警；如可組態(tài)的泵多于所需投入運行的泵、則依據(jù)這些泵運行時間累計數(shù)小的泵投入運行。隨著水位降低，逐步退出當前運行時間最長的泵。3數(shù)據(jù)處理和人機界面處理數(shù)據(jù)統(tǒng)計：泵啟動柜交流接觸器動作計數(shù)；泵運行時間累計；泵站排水量累計；降雨量累計；用電量累計。數(shù)據(jù)設(shè)置：水位值。水位差值和流量值設(shè)置；變壓器的