非洲某飲用水處理廠泵站和水池遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

譚志成（佛山順德區(qū)科力給排水工程發(fā)展有限公司,廣東　佛山　528300）

非洲某飲用水處理廠泵站和水池遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

譚志成
（佛山順德區(qū)科力給排水工程發(fā)展有限公司,廣東佛山528300）

摘要：本文根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了非洲某水廠泵站和水池遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用情況，以期達(dá)到技術(shù)借鑒目的。關(guān)鍵詞：水處理廠；自動(dòng)控制系統(tǒng)；RTU計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1　系統(tǒng)概況

本自動(dòng)控制系統(tǒng)為非洲剛果某水廠二期新建管網(wǎng)工程所涉及的泵站及水池的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。主要的泵站及水池包括有：吉利水廠二期清水泵房(屬得利滿合同范圍)，ITATOLO泵站、SADELMI泵站、NGAMAKOSSO泵站、MAYANGA泵站、吉利水廠二期清水池、ITATOLO水池、SOPROGI水池等。

2　系統(tǒng)技術(shù)要求及特點(diǎn)

2.1功能要求

（1）可靠性和穩(wěn)定性。選用具有工業(yè)高抗干擾性能的軟/硬件設(shè)備，運(yùn)行可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、安全，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先決條件；

（2）性能價(jià)格比。以最低投資，獲取最高性能；

（3）擴(kuò)展性?？紤]系統(tǒng)的升級(jí)和技術(shù)改造的實(shí)現(xiàn)留有可擴(kuò)展空間；

（4）通用性。從選用的軟/硬件、元件到自動(dòng)控制系統(tǒng)功能和外形結(jié)構(gòu)、安裝要求等均要通用性強(qiáng)；

（5）滿足并優(yōu)化廠生產(chǎn)工藝和管理。

2.2技術(shù)特點(diǎn)

（1）泵站儀表控制。在水池設(shè)有超聲波液位計(jì)、浮球液位開(kāi)關(guān)。超聲波液位計(jì)水位4-20mA模擬信號(hào)通過(guò)控制電纜傳入RTU計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。低水位停泵，高水位開(kāi)泵。液位開(kāi)關(guān)的繼電器接點(diǎn)接入水泵控制回路，當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障或超聲波液位計(jì)故障時(shí)，水池低水位時(shí)停泵，防止水泵空轉(zhuǎn)損壞設(shè)備。水泵出水管設(shè)有壓力變送器。檢測(cè)管道壓力，并參與設(shè)備控制。水泵啟動(dòng)時(shí)，出水管閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)管道壓力達(dá)到閥門啟動(dòng)條件時(shí)，閥門打開(kāi)。

（2）水廠、泵站及水池RTU系統(tǒng)。各個(gè)泵站控制室、獨(dú)立水池設(shè)遠(yuǎn)程RTU系統(tǒng)。獨(dú)立水池RTU系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)水池的液位數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)或通訊光纜，把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳至一期水廠清水池PLC站。

各個(gè)泵站RTU系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)泵站設(shè)備的運(yùn)行情況、水池液位、管道壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和檢測(cè)，然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析，通過(guò)PLC對(duì)水泵運(yùn)行進(jìn)行控制。泵站的數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行情況可通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳至一期水廠清水池PLC站。

一期水廠清水池PLC站通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)對(duì)泵站及獨(dú)立水池的各種工藝參數(shù)、設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行采集。為了與二期水廠PLC系統(tǒng)兼容，泵站工程的RTU系統(tǒng)及一期水廠的PLC站要求支持Modbus-TCP/IP通訊協(xié)議，軟件與施奈德Unity系統(tǒng)有良好的兼容性。通過(guò)中控室的監(jiān)控機(jī)對(duì)廠外泵站、水池和一期水廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字顯示、狀態(tài)顯示、各種圖形畫面顯示、事故報(bào)警，對(duì)泵站和一期水廠的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)定或控制。

（3）數(shù)據(jù)傳輸方式。根據(jù)水廠所在地的情況，且綜合各種因素，設(shè)計(jì)采用無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。無(wú)線數(shù)傳設(shè)備采用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù),具備信道編碼,前向糾錯(cuò),相干解調(diào)等功能，具有較強(qiáng)的抗干擾性和可靠性。可通過(guò)軟件設(shè)置工作頻率、功率等參數(shù),無(wú)需特別編程設(shè)置,任何常見(jiàn)異步通信協(xié)議都可以使用，保證了設(shè)備與RTU的兼容性。

3　各個(gè)泵站及水池的系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

3.1清水泵房和清水池的自控

水池設(shè)超聲波液位計(jì)1臺(tái)，浮球液位開(kāi)關(guān)1臺(tái)。通過(guò)控制電纜與水廠PLC站系統(tǒng)連接。當(dāng)水池內(nèi)液位達(dá)到最高設(shè)計(jì)水位HH時(shí)，液位計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳入PLC，PLC系統(tǒng)將進(jìn)行高液位報(bào)警。當(dāng)水池內(nèi)液位降至最低設(shè)計(jì)水位LL時(shí)，液位計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳入PLC，PLC系統(tǒng)將進(jìn)行低液位報(bào)警。同時(shí)運(yùn)行中的水泵停泵，無(wú)法啟動(dòng)任何水泵。當(dāng)水池內(nèi)液位低于啟泵水位HI時(shí)，PLC系統(tǒng)根據(jù)超聲波液位計(jì)數(shù)據(jù)判定，禁止啟動(dòng)加壓水泵。當(dāng)水池內(nèi)液位到達(dá)最高或最低液位時(shí)，浮球液位開(kāi)關(guān)繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，當(dāng)液位計(jì)故障時(shí)，浮球液位開(kāi)關(guān)可代替液位計(jì)發(fā)出高低水位報(bào)警信號(hào)。

3.2ITATOLO水池的自控

水池設(shè)超聲波液位計(jì)1臺(tái)，浮球液位開(kāi)關(guān)1臺(tái)。通過(guò)數(shù)據(jù)線與ITATOLO泵站RTU系統(tǒng)連接。當(dāng)ITATOLO水池內(nèi)液位達(dá)到最高設(shè)計(jì)水位HH時(shí)，液位計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳入Itatolo泵站的RTU系統(tǒng)，RTU系統(tǒng)將進(jìn)行高液位報(bào)警。同時(shí)運(yùn)行中的二期清水泵房加壓水泵停泵，無(wú)法啟動(dòng)任何水泵。當(dāng)ITATOLO水池內(nèi)液位降至最低設(shè)計(jì)水位LL時(shí)，液位計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳入Itatolo泵站的RTU系統(tǒng)，RTU系統(tǒng)將進(jìn)行低液位報(bào)警。同時(shí)運(yùn)行中的ITATOLO泵站加壓水泵停泵，無(wú)法啟動(dòng)任何水泵。當(dāng)水池內(nèi)液位低于啟泵水位HI時(shí)，RTU系統(tǒng)根據(jù)超聲波液位計(jì)數(shù)據(jù)判定，禁止啟動(dòng)ITATOLO加壓水泵。當(dāng)ITATOLO水池內(nèi)液位到達(dá)最高或最低液位時(shí)，浮球液位開(kāi)關(guān)繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，當(dāng)液位計(jì)故障時(shí)，浮球液位開(kāi)關(guān)可代替液位計(jì)發(fā)出高低水位報(bào)警信號(hào)。

3.3ITATOLO泵站自控

泵站設(shè)RTU系統(tǒng)1套，負(fù)責(zé)對(duì)泵站設(shè)備的運(yùn)行情況、水池液位、管道壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和檢測(cè)，然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析，通過(guò)PLC對(duì)水泵運(yùn)行進(jìn)行控制。泵站的數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行情況可通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳至水廠中控室。PLC對(duì)水泵運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)其中一臺(tái)運(yùn)行中的水泵故障，立即發(fā)出報(bào)警，同時(shí)將其停止，并自動(dòng)切換到備用的水泵進(jìn)行工作。PLC中對(duì)每一臺(tái)水泵的工作時(shí)間進(jìn)行累計(jì)，在需要啟動(dòng)水泵時(shí)，優(yōu)先啟動(dòng)累計(jì)工作時(shí)間較短的水泵。

3.4SOPROGI水池自控

水池設(shè)超聲波液位計(jì)1臺(tái)，浮球液位開(kāi)關(guān)1臺(tái)。遠(yuǎn)程RTU系統(tǒng)一套。通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)與水廠RTU系統(tǒng)連接。并由水廠RTU將數(shù)據(jù)反饋給ITATOLO泵站RTU系統(tǒng)。當(dāng)SOPROGI水池內(nèi)液位達(dá)到最高設(shè)計(jì)水位HH時(shí)，液位計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳入水池RTU系統(tǒng)，水池RTU通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)將數(shù)據(jù)傳至水廠RTU，水廠及ITATOLO泵站RTU系統(tǒng)將進(jìn)行高液位報(bào)警，同時(shí)運(yùn)行中的ITATOLO泵站加壓水泵停泵，禁止啟動(dòng)任何加壓水泵。當(dāng)SOPROGI水池內(nèi)液位降至最低設(shè)計(jì)水位LL時(shí)，水廠及ITATOLO泵站RTU系統(tǒng)將進(jìn)行低液位報(bào)警，ITATOLO泵站加壓水泵開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)SOPROGI水池內(nèi)液位到達(dá)最高或最低液位時(shí)，浮球液位開(kāi)關(guān)繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，當(dāng)液位計(jì)故障時(shí)，浮球液位開(kāi)關(guān)可代替液位計(jì)發(fā)出高低水位報(bào)警信號(hào)。

4　結(jié)束語(yǔ)

該控制系統(tǒng)的采用，不僅大大提高了水處理的質(zhì)量，使排放有害物的量大大減少，而且創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益；并使操作人員的工作量大大減少，勞動(dòng)強(qiáng)度亦隨之大為降低。