基于無(wú)線(xiàn)傳輸的供水自動(dòng)化控制系統方案

      某水廠(chǎng)按功能分為兩部分，一部分是水源地；另一部分是水廠(chǎng)區，二者距離 2000m.水源地的任務(wù)是通過(guò)15臺深井泵對水廠(chǎng)區的蓄水池進(jìn)行供水；而水廠(chǎng)區的任務(wù)是對水池的水進(jìn)行消毒處理，達標后，通過(guò)加壓泵向市區管路進(jìn)行恒壓供水.

      該廠(chǎng)有15口水源井（不含后期擴容井）及1 個(gè)水廠(chǎng)，水源井潛水泵電動(dòng)機容量為××KW，配水廠(chǎng)內有配水泵房×座、清水池×座、變電站×個(gè)、加氯間×座，配水泵房?jì)扔小僚_配水泵，其中×臺為變頻調速泵，×臺工頻泵，加氯間有×臺加氯機，另外配水管網(wǎng)設有×個(gè)遠端壓力測量點(diǎn).

      為了充分、合理和科學(xué)地利用及調配水資源，提高工作效率；同時(shí)考慮到此項目中的水源地與水廠(chǎng)調度中心有一定的距離（2 km），采用主、從站PLC＋數傳電臺的數據傳輸方式，并以此為基礎搭建整個(gè)自來(lái)水廠(chǎng)的監控系統.

      同時(shí)針對水廠(chǎng)制供水過(guò)程的特點(diǎn)和對控制系統的功能要求，并根據該廠(chǎng)的具體情況，決定采用西門(mén)子的S7－200和300系列PLC完成整個(gè)系統的現場(chǎng)數據檢測、數據處理及計量以及水源地現場(chǎng)數據的采集與深井泵的控制.上位機軟件采用紫金橋軟件技術(shù)公司的e爾組態(tài)軟件3.6，它具有設計起點(diǎn)高、適應性強，應用面廣的特點(diǎn)，已經(jīng)在國家“九五”項目、國家“863”計劃、CIMS示范工程中發(fā)揮了 重要作用.軟件的安全性、穩定性和 先進(jìn)性都達到或超過(guò)了國內外同類(lèi)軟件的水平.價(jià)格與國內外同類(lèi)軟件相比更是有絕對的優(yōu)勢，目前已經(jīng)廣泛應用于供水、石化、煉油、冶金、電力、化工、汽車(chē)、環(huán)保、時(shí)政、交通、智能樓宇、水利等諸多行業(yè).

水廠(chǎng)對控制系統的要求：

　　1、分散性

　　此水廠(chǎng)最大的特點(diǎn)是地域分散.水源地距離廠(chǎng)區2公里，同時(shí)各取水井之間相距500米以上，此外還要考慮到供水管網(wǎng)的各取壓點(diǎn)，這樣就造成整個(gè)系統I/O點(diǎn)分散，因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系統.此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分別地，互不影響地進(jìn)行起動(dòng)或停止控制.

2小型化、集成化

　　以水源井為例，泵房?jì)韧ǔＶ挥幸豢诰?，對一臺泵的控制點(diǎn)數很少，對于管網(wǎng)測壓點(diǎn)也很少.因此為了降低系統造價(jià)，控制系統需要小型化、低成本同時(shí)性能穩定的PLC控制器.我們選用西門(mén)子的S7－200系列，它可以充分滿(mǎn)足工程的需要.

3集中監控

　　為了節省人力，降低噸水成本，水源井常常是無(wú)人值守，操作人需要在主控室對整個(gè)水廠(chǎng)管網(wǎng)、取水泵站進(jìn)行集中監控.　

4 自適應性

　 水源井泵房?jì)拳h(huán)境溫度一年四季變化很大，對于北方地區更是如此，此外供水量隨著(zhù)季節和白天、夜晚有很大變化，控制系統應能適應環(huán)境和供水量的變化，保持穩定供水.

5 可擴展性

　　系統應采用具有一定標準及應用較為廣泛的軟硬件產(chǎn)品，并考慮一定的余量，為將來(lái)水廠(chǎng)的擴建及系統的變更打下基礎.

系統構成：

控制系統硬件

　　在控制系統中，用于各水源井泵站及配水泵房監控的PLC采用西門(mén)子的S7－200系列（具體視點(diǎn)數規模而定），主控室PLC采用西門(mén)子的S7－300系列，各泵房的變頻器、配電柜、傳感器、儀表不在此方案列舉.主控室操作站計算機選用研華P4工控機，推薦配置見(jiàn)下表 

控制系統監控組態(tài)軟件

　　水廠(chǎng)的人機監控系統由位于水廠(chǎng)主控室的兩套裝有E爾組態(tài)軟件的計算機操作站（一用一備）組成.同時(shí)可以在廠(chǎng)內各控制室、站或辦公室安裝客戶(hù)端，進(jìn)行遠程、分布式監控.操作站安裝Windows2000操作系統作為E爾運行平臺.它可以提供監視、控制及數據采集等全部功能，是一個(gè)使用方便、可擴展性強、監控性能高的監控組態(tài)軟件.具有以下特點(diǎn)

1．網(wǎng)絡(luò )化體系結構 

2．高效性：具體體現在采集速度10ms以下、歷史精度為1ms、畫(huà)面刷新小于100ms、網(wǎng)絡(luò )通信延遲小于10ms 

3．獨有的畫(huà)面導航樹(shù)功能 

4．組件式結構，易于為用戶(hù)定制開(kāi)發(fā) 

5．適用于大規模網(wǎng)絡(luò )化應用 

6．單機版便宜，網(wǎng)絡(luò )版客戶(hù)端價(jià)格低 

7．功能分層，可以在點(diǎn)一級、數據庫腳本、畫(huà)面腳本三個(gè)層面上實(shí)現你的計算式邏輯，前兩級計算可被多個(gè)用戶(hù)共享，后一級可以實(shí)現客戶(hù)端特有邏輯（一般用于畫(huà)面）

通過(guò)組態(tài)可以方便地由主站PLC中獲取整個(gè)監控系統的狀態(tài)參數及運行數據.可以實(shí)時(shí)監測水廠(chǎng)及水源地的各個(gè)現場(chǎng)數據、報警狀態(tài)；顯示與打印電流、壓力及流量等各種曲線(xiàn)及報表，并將數據存入實(shí)時(shí)數據庫中.此外，通過(guò)紫金橋強大的繪圖功能，可以使界面更友好、生動(dòng)，且操作方便.通過(guò)人機交互，可以方便地控制整個(gè)系統的運行.

3．通訊

主、從站PLC的通信主要是完成水源地深井泵的控制及現場(chǎng)數據的采集.由于水源與水廠(chǎng)有一定的距離（2KM），采用無(wú)線(xiàn)數傳電臺進(jìn)行數據傳輸具有費用較低、組網(wǎng)方便、數據量大、實(shí)時(shí)性要求高、覆蓋范圍在50公里以?xún)冉▽?zhuān)網(wǎng)方式合算且不受制于人,十分適合城市供水的控制要求. 

控制系統功能

　　1.就地和遠程控制方式.各配水泵、輸水泵通過(guò)電氣控制柜上的選擇開(kāi)關(guān),可以選擇就地控制方式和遠程控制方式.遠程控制是通過(guò)主控室計算機操作站由主站PLC控制泵啟停，就地控制是用控制柜或現場(chǎng)操作箱上的按鈕控制泵的啟停.當PLC處于編程狀態(tài)或出現故障時(shí)可以采用就在控制方式.就地和遠程控制方式相互切換不會(huì )影響同時(shí)到泵的運行

2.互為備用.在控制系統的功能設計上，各配水泵、輸水泵都具有獨立的控制功能互為備用，相互之間既可以在自動(dòng)控制方式下實(shí)現任意組合聯(lián)鎖控制，也可以地手動(dòng)控制方式下獨立控制.同時(shí)中控室的兩臺操作站具有同等的功能且互為熱備，當一臺出現故障時(shí)也不會(huì )影響水廠(chǎng)的操作.

3. 出水壓力自動(dòng)設定

　　配水管網(wǎng)的壓力損失大小隨著(zhù)供水量的變化而不同，供水量越大壓力損失也越大.力了達到既滿(mǎn)足用戶(hù)對水壓穩定的要求又能實(shí)現節能降耗的目標，根據出水量、出水壓力及各測壓點(diǎn)壓力測量值，采用模糊控制的方法對出水壓力進(jìn)行自動(dòng)設定.

4. 豐富的畫(huà)面顯示功能

　　在主控室計算機操作站顯示的監控畫(huà)面有工藝流程主畫(huà)面、工藝流程分畫(huà)面、高低壓供電監控畫(huà)面、設備操作畫(huà)面、趨勢圖、調用菜單畫(huà)面、報警畫(huà)面、報表畫(huà)面、防盜報警畫(huà)面.操作人員通過(guò)調用這些畫(huà)面可以全面地了解水廠(chǎng)的運行情況，并且很方便地對設備操作.

5. 故障診斷與報警處理功能

　　在各設備的操作畫(huà)面中都列出其起動(dòng)條件狀態(tài)，如：上電情況、通訊狀態(tài)、故障狀態(tài)、就地/遠程狀態(tài)、熱繼狀態(tài)等.記錄報警發(fā)生時(shí)的有關(guān)信息，如：故障標簽名稱(chēng)、報警信息、故障報警時(shí)間、確認報警時(shí)間等，并對報警信息進(jìn)行管理.

6. 報表功能

　　本系統輸出的報表有以下若干種，如輸水工藝參數日報表、配水工藝參數日報表、輸水工藝參數月報表、配水工藝參數月報表、水廠(chǎng)工藝參數年報表等等.

7. 遠程監控功能

　　 采用基于C/S(客戶(hù)/服務(wù)器)架構的組態(tài)軟件E爾3.6，可以實(shí)現了對水廠(chǎng)的遠程監控.操作人員可在中央控制室對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監控，同時(shí)公司經(jīng)理、廠(chǎng)長(cháng)、工程師也可以在辦公室甚至家里監控水廠(chǎng)的運行情況.