雨水泵站自動(dòng)化控制

杜海峰

（紹興市上虞區(qū)市政工程管理中心，浙江 紹興312300）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,對(duì)市政建設(shè)和管理提出了更高的要求。很多雨水泵站的管理和控制還處于人工階段,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率低,而且其排水量也是有限的,一旦暴雨來臨,排水不暢,往往造成市區(qū)多處大量的積水,直接影響工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。對(duì)此,本文提出了一種雨水泵站自動(dòng)控制系統(tǒng),利用PLC作為下位機(jī),通過對(duì)水位的監(jiān)測(cè)控制水泵的啟/停數(shù)目,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制。

1 雨水泵站電氣自動(dòng)化的系統(tǒng)配置

1.1 前端圖像監(jiān)控系統(tǒng)

針對(duì)城市雨水泵站現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境采用一體化彩色攝像機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視用，這種攝像機(jī)配置3.5～8MM鏡頭，支架和護(hù)罩均為一體化設(shè)計(jì)，分別率達(dá)到720線，可以滿足泵站設(shè)備及重要進(jìn)出口這種特定場(chǎng)合的監(jiān)控，同時(shí)鏡頭可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境調(diào)節(jié)焦距，以達(dá)到最佳的監(jiān)視效果。

1.2 周邊防盜監(jiān)控和門禁系統(tǒng)

系統(tǒng)采用RF2000NTl單門聯(lián)網(wǎng)型門禁控制器，利用無線射頻識(shí)別卡中的晶片編碼唯一的特性，將卡的唯一編碼先預(yù)置于控制器的數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)持卡人持卡通過由控制系統(tǒng)控制的管制通道時(shí)，讀卡器將持卡人所持卡的編碼資料讀入，并將這些編碼資料通過數(shù)據(jù)傳輸線路傳送到控制器中，控制器將收到的編碼資料與數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的資料進(jìn)行比較，如果符合預(yù)先設(shè)置的通行條件，控制器將向電控門鎖發(fā)出開鎖指令，允許持卡人通過。

1.3 水泵電氣控制系統(tǒng)

所有的電機(jī)運(yùn)行設(shè)備均采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)開關(guān)置于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可在高、低壓柜上控制，主要在安裝調(diào)試和設(shè)備檢修時(shí)使用；當(dāng)開關(guān)置于自動(dòng)時(shí)，可根據(jù)工藝流程在PLC上進(jìn)行單元自動(dòng)控制，正常時(shí)均采用自動(dòng)控制方式。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控工作站

通過內(nèi)置的程序，還可以直接完成現(xiàn)場(chǎng)液位聯(lián)動(dòng)控制水泵的功能?？删幊炭刂破鬏敵龅腞S232信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)2路圖像信號(hào)接人現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字監(jiān)控工作站，該工作站配制一臺(tái)硬盤錄像機(jī)，內(nèi)置監(jiān)控管理軟件，可以處理圖像信號(hào)、防盜報(bào)警信號(hào)和水位信號(hào)，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過專用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

2 雨水泵站的特點(diǎn)和要求

2.1 雨水泵站自控終端功能特點(diǎn)

測(cè)控終端被安裝在雨水泵站，監(jiān)測(cè)雨水池液位；監(jiān)測(cè)排水流量；監(jiān)測(cè)泵的啟停狀態(tài)、控制模式、電壓、電流、保護(hù)狀態(tài)；監(jiān)測(cè)安防報(bào)警、巡檢；監(jiān)測(cè)有害氣體濃度。智能控制排水泵輪換工作，實(shí)現(xiàn)所有水泵均衡磨損。采用集散式控制模式，每個(gè)泵站使用一個(gè)主控制器，每臺(tái)排水泵使用一個(gè)分控制器，分控制器是否投入使用可以控制。自動(dòng)、遠(yuǎn)程控制格柵機(jī)控制工作。支持采用現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)通信，支持光纖通信、支持GPRS無線通信。光纖通信時(shí)支持圖像監(jiān)控?，F(xiàn)場(chǎng)顯示測(cè)控設(shè)備的工作狀態(tài)、顯示每臺(tái)水泵的工作電壓、電流、顯示雨水池水位。現(xiàn)場(chǎng)鍵盤讀取、修改、設(shè)置測(cè)控終端的工作參數(shù)。定時(shí)存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信息，以備查詢。告警主動(dòng)上報(bào)，如：液位超限告警、水泵工作狀態(tài)變化、電流電壓超限等告警。支持遠(yuǎn)程設(shè)置、修改終端的工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)終端設(shè)備。監(jiān)測(cè)各泵站每臺(tái)排水泵啟停狀態(tài)、保護(hù)狀態(tài)、電流、電壓等。監(jiān)測(cè)各泵站安防報(bào)警信息。遠(yuǎn)程控制功能遠(yuǎn)程控制各泵站每臺(tái)排水泵、格柵機(jī)的啟停工作。

2.2 雨水防澇泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)運(yùn)行可靠。提供雨水外排工程的運(yùn)行監(jiān)視，提供工程范圍內(nèi)主要設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視，提供故障報(bào)警和事故狀態(tài)下應(yīng)急處理的方案及手段。系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。充分發(fā)揮泵組的提升能力和管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)雨水的運(yùn)載能力，動(dòng)用最少的機(jī)電設(shè)備，最小的能耗，達(dá)到最大的排放能力。實(shí)現(xiàn)對(duì)包括泵站等設(shè)施內(nèi)的全部?jī)x表和機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控。雨水泵房的控制分三層實(shí)現(xiàn)，即中央控制、就地控制和基本控制，雨水泵房不設(shè)中央控制，僅有就地控制和基本控制。完善的數(shù)據(jù)采集，對(duì)全部主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)定時(shí)的進(jìn)行采集，并存于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)畫面顯示、制表打印及完成各種計(jì)算、控制等功能時(shí)使用。安全運(yùn)行監(jiān)視：中控室值班運(yùn)行人員借助監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面，監(jiān)視泵站的生產(chǎn)過程和運(yùn)行情況，各點(diǎn)參數(shù)及其變化趨勢(shì)和設(shè)備狀態(tài)，在運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)能及時(shí)進(jìn)行分析和處理。

2.3 控制的原則

“就地”為最基本的控制級(jí);即手動(dòng)操作就地控制箱上的啟、停按鈕，該級(jí)為最基本級(jí)?！白詣?dòng)級(jí)”為設(shè)備根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制箱內(nèi)小PLC進(jìn)行一定程序的自動(dòng)操作和設(shè)備之間的聯(lián)鎖，該級(jí)為半自動(dòng);“遙控級(jí)”為設(shè)備遠(yuǎn)程控制級(jí)，分“遠(yuǎn)程手動(dòng)”和“遠(yuǎn)程自動(dòng)”兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)處于“遠(yuǎn)程手動(dòng)”時(shí)分控制站PLC和中控室可“點(diǎn)動(dòng)”下屬設(shè)備，當(dāng)開關(guān)處于“遠(yuǎn)程自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，分控制站PLC根據(jù)工藝條件進(jìn)行一定程序的自動(dòng)操作和設(shè)備間的聯(lián)鎖。

2.4 系統(tǒng)功能控制

本控制系統(tǒng)具有保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)采集及故障記錄等功能，這些保護(hù)按常規(guī)配置，控制有手動(dòng)和自動(dòng)控制功能，具有聯(lián)鎖裝置。測(cè)量包括電氣測(cè)量和非電氣測(cè)量。信號(hào)采集主要是保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、設(shè)備故障信號(hào)及其它接點(diǎn)信號(hào)。控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制。控制系統(tǒng)應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、管理、自動(dòng)順序控制，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方手動(dòng)即軟手動(dòng)操作?？刂品绞绞褂靡慌_(tái)觸摸顯示器操作站作為操作平臺(tái)。通過觸摸顯示器畫面整個(gè)泵站進(jìn)行監(jiān)視和控制，淘汰了傳統(tǒng)的儀表盤臺(tái)和按鈕控制。系統(tǒng)采用自動(dòng)程序控制、就地操作相結(jié)合的控制方式。圖控軟件能顯示整個(gè)泵站的工藝流程及測(cè)量參數(shù)、控制方式、順序運(yùn)行狀態(tài)、控制對(duì)象狀態(tài)等，并能對(duì)參數(shù)進(jìn)行成組顯示、趨勢(shì)曲線顯示和棒圖顯示。當(dāng)參數(shù)越限報(bào)警、控制對(duì)象故障或狀態(tài)變化時(shí)，能以不同顏色進(jìn)行顯示。系統(tǒng)中硬件方面的所有模件是插接式的，便于更換。系統(tǒng)中任一模件的故障，不影響其他模件的運(yùn)行。系統(tǒng)具有自診斷功能，診斷至I/O模件級(jí)。在程控系統(tǒng)故障時(shí)，能及時(shí)給出LED自診斷故障顯示和音響報(bào)警。軟件方面，其操作界面簡(jiǎn)單明了，仿真效果好，所有電機(jī)成顏色、動(dòng)態(tài)顯示其狀態(tài)，管路有水流效果，液面有升降效果。操作人員能夠及時(shí)查詢一次設(shè)備狀態(tài)，并可以人工打印、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。能夠顯示事件信息，事件列表，并提供了各種查詢手段，還可以進(jìn)行人工置數(shù)操作，報(bào)警確認(rèn)操作，可以顯示在線曲線和歷史曲線，顯示歷史報(bào)表，并且能夠打印。

3 結(jié)語

本系統(tǒng)利用高性能S7-300 PLC實(shí)現(xiàn)了雨水泵站控制的完全自動(dòng)化,能夠確保泵站安全可靠地運(yùn)行,同時(shí)迅速排除設(shè)備故障,提高系統(tǒng)維護(hù)質(zhì)量,降低維護(hù)成本。實(shí)現(xiàn)了當(dāng)今社會(huì)信息化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的發(fā)展，并有效地節(jié)約用地、改善城市景觀、降低管理人員的工作強(qiáng)度和泵站的噪音對(duì)周圍居民的影響，提高人民的生活水平及管理水平。

［1］吳秀麗.排水泵站中的PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用[J].機(jī)電工程技術(shù),2007(3):102-105.

［2］張軍.全自動(dòng)城市雨水泵站電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào),2007(6):154-155.