泵站监控范文

泵站监控范文（精选9篇）

泵站监控 第1篇

随着国内城市的迅速发展, 生活工业污水治理已经成为社会关注的热点, 而传统的方法是在各主要大泵站安排值班人员, 对附近的小泵站每天进行巡检, 通过电话和泵站管理所调度人员相互联系, 此巡视检查的管理办法, 效率低、反应速度慢, 越来越不适应城市发展的要求。因此, 本文采用远程监控系统, 实时全面的掌握各污水泵站的运行状况, 实现设备安全、集中、高效的管理, 降低运营成本、提高泵站现代化管理水平, 从而实现泵站数据的统一化管理和泵站无人值守。

1 污水泵站工艺概述

污水从进水口流到进水闸门, 进水闸门根据泵坑液位自动调节闸门开度, 控制进水量, 使液位保持在正常允许的范围内。然后污水经过设有格栅机的集水井。格栅机在前后液位差或PL者C时间间隔达到了设定值后自动启动打捞污水中的垃圾。皮带机与格栅机联动。初步除脏后, 污水再经刮砂机、砂泵、砂水分离器等除砂系统除砂处理后流入泵坑。提升泵由泵坑的液位控制自动运行。通过水泵提升后, 污水经出水流向下一级泵站或污水处理厂。所有设备除按特定条件自动运行外, 均能根据具体情况, 在中央控制室对其进行远程开停机操作, 所有相关的工艺参数和设备的C状态均能够得到远程监控。

2 系统结构

根据污水泵的分布状况及其控制要求, 整个污水泵控制系统采用二级式结构分布式集中控制。第一级为中央控制室的上位系统, 第二级为各污水泵站监控现场。

第一级和第二级之间通过以太网互联, 实现管理级和现场监控级之间信息及相关数据的交换和传输。

第二级各个泵站的现场监控是以PLC为控制核心, 独立地完成泵站所有相关数据的采集和相关设备的监控, 并且对所采集的数据进行分析处理然后暂存, 提供给第一级读取。

2.1 中央控制室结构

中央控制室由两台上位机组成, 实现系2统显示、监控及管理任务。每台都装有以太网卡, 便于与中央控制室的以太网交换机连接, 从而实现以太网与现场监控层构成分布式集中控制系统。现场监控层以1747-L551型PLC为核心, 如图1所示。

完成对各个泵站的信息采集与监控, 经PLC本身的以太网的通信接口和以太网交换机连接到通信层, 实现与中央控制管理层的互联。泵站远程集散监控系统结构, 如图2所示。

2.2 通讯网络

通讯网络是中央监控中心与各个泵站现场监控系统的PLC数据交换的枢纽, 是系统信息远程传输的重要环节。

2.2.1 通讯链路的选择

由于泵站分布范围广、受通讯条件限制, 各个泵站现场监控系统不能采用统一的通讯方法同监控中心建立联系。通过对现有通讯链路的比较, 选择了3种可以用于远程监控的通讯链路:GPRS无线网络、IP城域网及PSTN网络。通讯网络结构, 如图3所示。

根据泵站不同规模的采用不同的通讯链路:重要的大泵站由于对数据传输的稳定性和可靠性要求高、流量大, 主要链路采用IP城域网, 备份链路采用GPRS P无LC线通讯;由于小泵站地理位置的限制, 考虑数据流量相对较小, 采用有线费用高, 采用GPRS无线作为主要的通讯方式, 备份PL链C路采用PSTN。

2.2.2 通讯协议的选择

根据系统通讯网络的选择, 采用的通信协议主要有两种:UDP协议和TCP协议, UDP协议的用户报文协议是无连接协议, 发送方只负责发送数据, 数据传输不能确保完全正确, 但是它占用较少的网络资源。TCP协议, 传送数据前需要先建立连接, 错误的数据自动重发, 因此可靠性好, 但网络负担较重;在通信软件开发前期选用TCP协议, 由于网络带宽的问题及PLC对TCP协议的兼容问题, 通讯瞬间中断后又恢复的情况经常出现, 使用效果不佳。使用UDP

协议进行通信处理, 问题解决了。为了解决UDP数据传输不能保证完全正确的问题, 在通信接口的程序开发里采用POLLING方式, 先向PLC发送POLLING数据包, 接收到数据包后, 若数据包的格式正确, PLC将回应一个数据包给上位系统, 上位系统通过分析获取PLC中的数据。当上位系统无收到PLC的回应, 采用重发技术, 保证数据通讯的可靠性。

2.3 泵站现场监控系统

泵站现场监控系统由工业控制系统、仪表系统、图像监控系统主要部分组成。

2.3.1 工业控制系统

污水泵站工业控制系统由ABB公司的PLC控制系统与工况监控计算机, 采用INTOUCH软件设计的监控系统及网络等构成。

PLC控制系统通过采集各工艺设备的状态参数、仪表系统的测量参数和触摸屏及工况监控计算机的控制命令, 根据泵站编制的控制程序, 实现对各个工艺设备的远程遥控和自动控制, 将各数据上传至监控中心。

工况监控计算机可接收PLC控制系统上传送的各仪表测量数据和设备状态以及操作员的控制命令, 通过设定的程序执行, 向PLC控制系统发送各控制命令。网络系统将各污水泵站的PLC控制系统和工况监控计算机连接起来, PLC控制系统可以通过该网络向工况监控计算机传送信号, 同时工况监控计算机通过该网络向PLC控制系统发送控制命令。

2.3.2 仪表系统

污水泵站内的仪表系统主要是根据出水池内的液位进行检测、出水总管的压力进行检测和配电系统中的各电量参数进行检测等构成。

出水池里的液位检测仪表主要用于检测出水池里的液位, 该液位是最关键的工艺参数在整个泵站中, 直接影响的泵站安全运行。

出水总管压力主要是检测泵站出水管的管压力, 该参数也是一个重要工艺参数在泵站系统运行中。利用该参数可间接的判断出潜水泵运行是否正常、是否管道出现故障等情况。

配电系统检测仪表是对泵站系统内的测量参数、电力参数测量, 主要包括泵站内低压系统的各电流、电压、功率因数及电度量等, 是进行运行效率、能耗分析的重要依据。

2.3.3 图像监控系统

1) 工业监控系统

其中两台监控计算机对所辖泵站实施工况监控、远程调度指挥等操作;数据服务器实现对各个泵站存储和处理运行数据, 供值班人员及管理人员对泵站的电力参数、工艺参数、设备状态等进行查询和打印。

2) 图像监控系统

在该监控中心安装一台图像服务器, 三台图像监视计算机, 各个泵站安装摄像头拍摄的信号通过网络服务器传到监控中心的图像服务器上, 各个图像监控计算机经过网络访问图像服务器, 对各各泵站的图像信号进行显示。

3) DLP显示系统

系统应用DLP技术, 大屏幕显示系统, 该大屏幕可显示各个泵站工况监控图像及图像监控画面等, 同时可进行拖动和缩放的显示的画面, 实现对泵站系统的重点调度和综合调度。

4) 其它系统

在该监控中心内还有系统监控计算机、GPRS以及大屏幕控制电脑。

4 结论

污水泵站远程监控系统能极大地提高污水泵站的科学管理水平, 为泵站生产调度决策和管理提供有效辅助手段。从而提高各个泵站生产自动化水平, 改变长期以来循环倒班的驻站式管理模式, 节省人力, 并可实现无人值守。具有明显的社会效益和经济效益。

摘要：本文从污水泵站的发展需求出发, 结合泵站的实际情况和分布广、数量多、难于集中管理的特点, 设计了基于PLC的污水泵站远程监控系统。简要介绍了其技术特点, 阐述污水泵站远程中央监控中心以及泵站现场级监控系统的结构设计和功能, 实现了无人值守。

关键词：污水泵站,远程监控,无人值守

参考文献

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[2]阳宪惠.现场总线技术及应用[M].清华大学出版社, 1999.

[3]彭启候.用电话网实现远程监控自动化[J].水电自动化与大坝监测, 2002, 26 (4) :70-73.

[4]刘欣, 彭悦勇.基于PSTN的低成本远程监控系统电子技术[J].2002, 13 (2) :42-43.

[5]黄朗明, 梁杰申.一种基于电话线的远程监控系统[J].自动化仪表, 2002, 23 (3) :39-42.

[6]徐济仁, 崔剑董.红星GPRS的技术与应用四川通信技术[J].2001, 31 (5) :21-23.

矿井下无人值守泵站监控系统设计 第2篇

关键词：以太网S7-300 PLC及模块组态软件

0引言

随着自动化程度的提高，中国各行各业的工作模式也发生了很大变化。伴随着中国矿大提出的“感知地下”的口号，越来越多的技术人员开始关注煤矿的安全生产情况，并提出了现代化的改进方案，煤矿井下无人值守泵房也是在此大环境下提出的。本设计通过利用S7-300及其附属模块作为控制核心，利用压力传感器、流量传感器作为感知器件，利用高压泵及控制阀作为操作手段，利用工业以太网作为传送手段，实现了井下泵房的无人值守，同时使矿井安全系数大大提高。

1控制原理

近几年来，矿上领导非常重视工业信息化的改造，在矿井底下铺设了比较粗的光缆，目的是把矿井底下的有关数据、有关控制信息尽可能地通过此光缆传送到地面上来，以达到增加安全系数，提高生产效率，节约成本的目的。该系统传递数据使用的就是该以太网。控制原理如图1。

2自动排水的工作原理

当矿井底下的水比较多时，控制系统需要自动启动高压水泵向上排水。由于矿井下的高压泵在开始工作时，不能使用泵本身进行抽空，必须使用其它方法产生真空，因此，在设计此系统时必须考虑这一块。通过摸索，利用自动涉流的方法解决这个问题。

高压水泵启动程序：水位达到一定程度后，先启动涉流程序，打开涉流阀，等到水进入高压水泵并充满时启动高压水泵，此时排水管道的压力开始上升。但此时排水管道的主阀门还不能打开，如果此时打开，可能不仅水不能向上排，还有可能向下排，倒灌进高压水泵，毕竟原来管道的水压力比较高。等管道的水压力达到一定值时，排水管道阀门打开，开始向上排水。

高压水泵关闭程序：水泵运行一段时间后，水位下降了，就可以启动关闭程序。首先关闭管道的主阀门，然后关闭水泵。

3控制系统的硬件配置

系统的硬件配置是根据现场的实际需要进行的，由于在矿井地下，所以结构尽可能小，系统要保证稳定，在此基础上考虑性价比。该系统的硬件配置为：电源模块一个（PS307），S7-300CPU模块一个（CPU314），以太网模块一个（CP343-1），DI模块两个（SM321），DO模块一个（SM322），AI模块三个（SM331）。具体要求要满足可以实现以太网通讯，32个数字输入量，16个数字输出量，22个模拟输入量，硬件配置如图2所示：

图2硬件配置图4人机界面设计

当前流行的组态软件较多，如INTOUCH、iFIX、组态王、LABview等，选用性价比较高的WINCC。WINCC功能强大，实现控制简单，便于书写程序，图形库丰富在设计人机界面中。该系统中主要设计了，“主监控”画面、“高压水泵启动”画面、“流量压力”画面等。

5PC机与PLC的通讯方式

在用以太网使上位机与PLC通讯时，设置简单方便，只需把上位PC机和下位PLC只需设置在一个网段内即可，假定上位PC1地址设为128128164，上位PC2地址设为128128165 ，PLC的地址设为1281281105，它们之间就可以相互通讯。扩展也很方便，只需要把新加入的设备设置在此网段内并给它分配一个IP地址即可。

6PLC编程

PLC程序主要包括三个部分，一是PLC的IP地址的设定，二是PLC系统的组态，最后一部分是控制程序的编写。

至于矿井上面的上位机一般使与PLC的IP地址在同一个网段内就可以了，并且和WINCC软件中设置的PLC的IP地址相同。

控制部分中为了保证系统运行的稳定性，该系统设置了半自动及全自动方式，半自动的优先级高于全自动。无论在哪种方式中，都需要主要泵检修的情况，一旦泵处于检修的状态，系统就会自动检测到并自动切换到另外一个泵，进行控制运行。在全自动方式中，为了避免总是启动同一个泵的问题，程序中集成了一些算法，基本保证泵房中泵运行的总体时间差不多。

7结论

系统现场运行结果表明，该系统控制灵活方便，功能强大，满足了生产的需要。

参考文献：

泵站监控 第3篇

随着科学与技术的不断发展, 企业的自动化程度越来越高。远程监控是指通过网络对生产现场的监视和控制, 使得生产人员不必亲临现场就可获取重要生产数据和设备运行状态, 进行远程设备控制和故障诊断;管理人员可根据远端现场生产状况及时调整生产计划, 从而实现企业内部信息的最大化利用[1]。有线和无线是实现远程监控两大手段, 由于泵站通常远离水厂, 且较偏僻, 所以很多情况下采用无线手段。GSM网络是一种稳定可靠的无线通信网络, 短信息服务 (SMS) 使用GSM网络的公共控制信道传输用户信息, 传输速度快, 数据传输价格便宜, 通过SMS实现现场与监控中心之间的实时通信。

1 设计背景及硬件构成

某水厂的原水取自水库, 经过处理后向城市供水, 由于建厂年代较早, 水库地处偏僻, 泵站的日常管理基本上靠人工巡查, 既费力费时, 又不能实时掌握泵站的运行状况。为此, 对泵站进行自动化改造, 实现远程监控。水库有两条输水管, 4个机组, 为2用2备, 无间断供水。每台泵的流量Q=4500m3/h, 电机功率P=38kw, 使用6kv电压直配。根据现场情况和设计要求, 设计如下的控制方案。

图1是其中一组水泵的电气原理图, 两台水泵交替使用, 一是延缓其寿命, 二是当其中一台故障时可以切换到另一台继续工作。因为是高压供电, 所以所选用的断路器、接触器, 软启动器和保护器都是高压器件。具体的工作流程是:先由软起动器 (JQQ2) 起动电机, 达到起动时间后, 旁路接触器 (KM1) 闭合, 电机正常工作;当电机 (M1) 工作一段时间后停机, 然后自动起动备用电机, 如此完成一工作周期。此外, 电机保护器检测 (KEG1) 到电机发生故障时, 则无条件切换到备用电机工作。

图2为控制原理图。

从上图2可以看出, 采用西门子S7-200系列的PLC作为控制器, S7-200是一种小型的可编程序控制器, 适用于各行各业, 各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中, 或相连成网络皆能实现复杂控制功能[2]。系统对管道压力和流量、供电和电机故障信息的采集, 对采集到的数据进行实时处理, 完成对水泵的控制, 状态的显示。为了方便现场调试和管理, 设计了就地触摸屏监控系统。外置式GSM调制解调器通过成熟的GSM网络, 实现泵站与控制中心的通信, 完成日常管理信息的交换。系统配备了蓄电池, 当主电源出现故障时, 以便向控制中心发送消息, 及时维修。

2 系统软件开发

泵站控制系统的主要任务是根据控制中心的命令, 控制水泵向净水厂提供水源, 同时对泵站的供电、水泵运行状况等信息进行实时采集和处理, 并以短信息形式定时或实时向中心发送信息, 实现泵站无人职守。

2.1 SMS工作原理

短信息服务 (SMS) 是目前应用广泛的无线通信方案之一, 它利用信令信道传输, 直接把要发的信息加上目的地址发送到短信息服务中心, 由服务中心再发给最终的信宿, 具有实现简单、通信成本低、频谱利用率高、保密性好等特点, 应用广泛[3]。

对短信息的控制有三种方式:Block Mode、基于AT指令的PDU Mode和基于AT指令的Text Mode。使用Block Mode需要厂家提供驱动支持, 目前PDU Mode已经取代了它。Text Mode只能发普通的ASCII字符, PDU Mode可以发送包括声音、图片和其他编码的字符 (如中文) 。对于只是传输少量的英文字符和数字, 应用Text Mode就可以了, 结合泵站的具体情况, 系统采用此模式, 通过AT指令完成信息的设置、读取和发送等。

2.2 自由口模式与通信协议

在S7-200 PLC中, 自由口模式允许应用程序控制其通信端口, 在此模式下使用自定义的通信协议实现与多种智能设备 (如变频器, 调制解调器, 条码阅读器等) 的通信[4]。要使能自由口模式, 需要使用特殊存储器字节SMB30 (端口0) 和SMB130 (端口1) , 并结合相应的控制字。

为了使泵站与控制中心能有效地进行信息交换, 根据泵站的特点和控制要求, 对短信息的接收和发送格式进行了约定, 也就是规定了通信协议。PLC发送信息指令格式和PLC接收指令格式如图3、图4。另外, 泵站系统短信息发送规则是, 一是开机和关机;二是系统出现故障, 如供电, 水泵故障等;三是定时发送;四是控制中心要求发送。

2.3 PLC软件设计

根据泵站的设计要求和工艺, 采用面向过程的方法, 编写功能函数, 然后由主函数统一调用。PLC软件设计流程图如图5所示。

2.4 触摸屏监控界面开发

系统选用台达电子集体公司生产的高性能触摸屏AE57, 应用配套的软件开发操作界面。根据系统的工艺要求和控制要求, 开发的界面有启始界面、模式选择界面 (图6) 、自动运行界面 (图7) 、手动操作界面, 报警界面和帮助界面等等。

3 结束语

基于GSM网络的远程泵站监控系统, 拓宽了控制系统的视野与作用范围, 为实现企业的管理控制一体化、实现远程监视和操作提供了基础条件。另外, 相关人员还可以通过手机随时随地监控泵站相关设备运行, 提高了泵站的运行维护水平, 具有良好的经济效益和社会效益, 在泵站监控系统中有着较好的应用前景。从实际运行结果看, 该系统工作可靠, 为企业节省了人力和物力。

参考文献

[1]袁池, 楮亚萍.远程监控与维护系统及其在PC-PLC网络上的实现[J].上海交通大学学报, 2003, 37 (3) :450~453.

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[3]郭志伟, 张云伟等.基于GSM的农田气象信息远程监控系统设计[J].农业机械报, 2009, 40 (3) :161~166.

泵站监控 第4篇

关键词：泵站监控；自动化系统；建设

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）06－0039－02

1 工程概况

福隆泵站位于中山市三角镇，所在河流为洪奇沥水道。长期以来，水利工程的建设一直滞后于当地国民经济的发展水平，当镇区内降雨遇外江洪（潮）水位顶托时，不能自排，致使内涝频繁发生。在系统重建时考虑到工程设施的效能，同时提高了工作效率、转变落后工作方式，采用计算机监控系统的控制方式。

监控系统主要实现目标是：接受调度指令，实现整个工程的自动监控。提高工程安全运行和管理水平，改善管理人员的工作条件。

2 计算机监控子系统

集中监控层位于本工程厂房中央控制室，采用100 Mbps快速以太网络技术，TCP/IP网络协议，组成开放的计算机网络系统。主要设备包括一套控制台，一台服务器，两台工作站组成热备系统，一台网络交换机，一台网络激光打印机用于打印各种报表曲线等历史记录，一套在线式UPS电源实现监控工作站、网络设备等的电源供应和一套语音报警系统，可以在中控室或主厂房对泵站故障和事故发语音告警信号。系统具有完整的调音和测试功能。运行人员还可对系统数据库进行设置，定

义发生哪些事故时，监控系统需要进行自动报警。

现地层有4台10 kV、1 100 kW水泵机组，每台机组设一套LCU，另设一套公用LCU，共5套现地LCU柜。现场控制单元通过工业以太网络实现各现地控制单元与集中控制层连接交换信息，实现现地设备的监视、控制及数据共享。部分没有通讯接口的设备则通过现地控制单元的I/O模块实现设备的控制和状态检测。

福隆泵站计算机监控系统应采用分层分布式结构，包括集中监控层和现地监控层两层，实现“遥信、遥测、遥控、遥调”功能。当监控系统退出运行时，可由人工观察现场，在具备开机条件下，通过操作开关柜上相应按钮来控制机组运行。

集中监控层由服务器和操作员工作站组成，是监控系统核心，负责整个泵站的集中监控，具有实时及历史数据库、能够通过光纤网络送达市三防指挥部或市水务局、能与全市水情测报中心进行通信。现地控制单元是一套完整的单元控制装置，可脱离主控级微机独立运行。LCU直接完成生产过程的实时数据采集及预处理，本单元设备状态监视、调整和控制，以及与集中控制层的通讯联络等功能。

现地监控单元与集中监控层（控制台）的网络连接应采用双绞线以太网连接，通过网络信道对泵站各种信息、视频图像

等具有查询、访问、远程浏览功能，根据授权许可实现主机的远方开停机操作；现地监控单元与水泵控制柜等电气及工艺设备采用硬接线的方式连接，实现数据监测、监控和监视功能。

在机组的LCU屏上各设置集中（远程）/现地监控层的控制权切换开关，只有切到“远程”时，集中监控和远程监控主机才能实施控制和调节命令。当切换开关切到“现地”时，只能通过现地LCU屏上的控制开关实施控制和调节命令。当机组LCU操作面板发生故障时，不影响集中监控和远程控制对机组LCU的控制。

3 泵站图像监视子系统

视频监控系统由前端设备、传输设备、控制设备、显示和记录设备四大部分组成。

3.1 前端设备

前端设备由安装在泵站及其周围的室内外一体化球形组成，负责图像和数据的采集及信号处理，本次采用知名品牌的高性能的一体化摄像机。

3.2 传输设备

传输设备根据传输距离和图像质量的要求可选用相应的线缆、接口设备，负责将视频和数据信号传输到中控室，同时数据和视频信号也可经过压缩处理通过多种传输方式传输到所需要的地点。

3.3 控制设备

集中控制设备选用以往工程中成功应用的多媒体监控中心系统，负责完成前端设备和图像切换的控制、全方位云台的控制、系统可分区控制和分组同步控制以及图像检索与处理等诸多功能。

3.4 显示和记录设备

显示和记录设备可根据不同的图像显示要求，选择不同的图像显示设备，有监视器、显示器、投影机等。可以有1/4/9/16多画面显示，以及控制和视频压缩网络传输功能，使图像同时在一台监视器上显示，进行自动录像，使重要的场景能够得到永久性的存贮；值班人员能够在监控中心通过显示器实时直观的看到来自前端监控点的任意1/4/9/16路或画面分割的图像。

系统的传输分布于各摄像点、报警点和监控中心之间，主要完成视频信号、控制信号的传送。系统传输采用结构化的标准布线方式，开放式的体系，灵活的模块化结构。

4 周界安防子系统

为了保证厂区的生产安全，防止非法入侵，系统采用红外对射报警系统。通过设置的多对红外报警探头全天候监视厂区四周围墙及大门的安全，一旦警情产生，报警触点信号上传控制中心报警处理中心；处理中心接收到报警信号后，联动预置的摄像机指定到报警场所，同时通知值班人员处理警情，杜绝事故发生。

红外报警探测器选择四光束室外型外线探测器。增益回路自动调节感应度控制，适应雨、雾、雪等恶劣气候。

周界报警系统通过对安装在围墙上的红外对射探测器24 h

监控围墙状态，对非正常进入人员立即给予报警。本系统在门卫安保控制室内设置一套报警控制主机及计算机，厂区围墙上设置室外主动红外对射探头，以总线形式进门卫房，门卫房警卫依据防区报警及时巡检，同时门卫房和中控室配置监控计算机终端管理厂区安全保护。

5 水情遥测主系统

遥测站监测河道实时水位、雨量和咸度数据，监测数据以无线超短波方式传送到三角水利所和周边镇区。整个系统的设计、使用功能指标符合《水文自动测报系统规范》要求，符合三角水利所对原有水文遥测系统并网技术要求，并具有系统进一步扩充能力。新建中心站软件具有接收原有东凤、南头、民众等周边站点和新建站点功能。同时新建站点具有发送到周边镇区的功能和要求。同时保证将测站信后有效发送至市三防中心站，并配合完成信号接入。

6 系统建设步骤

计算机监控系统建设初期是先制定切实可行的实施方案，确定各种资源，制订计划。计划有针对性，与建设目标和约束条件明确。项目流程规划清晰，设定4～5个可检查的里程碑，这样才有质量保证，对工作量有估计。

6.1 对监控系统进行业务调查和需求分析

这点在建设过程中非常重要。需求规格说明书是在业务调查的基础上完成的，最后必须经过用户确认，这作为系统验收的依据。

6.2 数据库建设

包括数据库编码设计和建设以及地理基础数据、专题数据的提取和处理。

6.3 系统开发

在用户需求分析的基础上，进行详细设计和代码设计，设计完成后进行开发编码和内部测试。

6.4 系统测试

根据用户的实际业务测试整个系统是否满足用户对系统的要求，依据主要是需求分析报告。要求在用户业务培训后和系统实施前进行。除了测试系统功能外，还需用大量数据测试系统性能和网络的承压能力。

6.5 用户培训

制定培训计划，向用户提供技术和业务培训，以确保系统的正常运行和维护。根据我们常规经验来看，运行人员越早介入安装调试，对监控系统的稳定运行越有利。

6.6 应用系统安装和试运行

经过系统测试和培训后，安装系统进入试运行期，在试运行期对用户提出的问题和疑问做出快速反应，提供相应的解决方案。

参考文献：

［1］吕振中.计算机控制技术与系统［M］.北京：中国电力出版社，2000.

（编辑：王昕敏）

Construction Analysis of Sanjiao Town, Zhongshan City,

Fulong Pumping Station Computer Automated Monitoring System

Bai Zhongfeng, Xu Jihua

Abstract: Computer automated monitoring system in the process of building extensive application of information technology, automatic control technology, data exchange technology, communications technology to enhance the entire pump station monitoring and control capabilities, improved security and reliability of the system control, and to achieve a modern scientific project management, give full play to the project of economic and social benefits. The article pumping station project of computer technology to promote the application of the same type at home and abroad for reference.

Key words: pump station monitoring; automation systems; construction

泵站监控 第5篇

关键词：污水泵站,远程监控,无人值守,PLC

0 引言

目前杭州支路泵站运行方式是派驻值班人员, 值班人员每小时对泵站巡视一次, 出现紧急事故与泵站管理员联系。实际运行当中存在效率低、反应速度慢, 不适应青岛排水公司的智慧排水要求。本文设计远程监控系统, 对杭州支路泵站的实际运行情况进行实时掌握, 实现设备安全、稳定运行, 从而提高泵站管理效率, 降低泵站运营成本, 提高泵站现代化管理水平, 实现智慧排水的要求。

1 杭州支路泵站现状及工艺概述

(1) 杭州支路泵站现状。杭州支路泵站始建于1952年, 1988年完成扩建, 占地面积3330平方米, 服务范围东起福州路, 西至孟庄路, 南至江西路, 北至宜昌路, 服务面积约为18平方公里, 主要收集来自重庆路、辽阳路、温州路及杭州路等沿线污水, 经加压送至海泊河污水处理厂。杭州支路泵站设计排水能力为17万立方米/日, 目前泵站共有5台水泵。 (2) 杭州支路泵站工艺。污水由进水闸门进入集水池, 进水闸门的高度可以根据集水池液位高度进行自动校正, 控制进水量, 使集水池的液位保证在正常范围内。污水由格栅机进行初步处理, 将污水中较大的垃圾悬浮物捞出, 由皮带机送至垃圾箱, 格栅可根据前后液位差进行自动打捞, 也可根据固定时间间隔进行打捞。污水再经过沉砂池、筛网流入泵坑。泵站中的5台水泵由液位控制系统进行控制, 根据泵坑液位高度自动运行, 污水经水泵提升后, 流向海泊河污水处理厂。

2 杭州支路泵站监控系统需求分析

为实现杭州支路泵站在远程监控的条件下稳定运行, 监控系统需满足以下功能 (1) 控制功能。中央控制监控中心可对泵站进行远程控制, 向泵站发出指令, 控制泵站提升泵、格栅的启动、停止, 同时泵站可将采集到的参量通过通讯网络传递到监控中心。监控中心再根据所收集到的数据、参量通过计算机发出指令, 调整控制方式。 (2) 监视功能。中央控制监控中心与杭州支路泵站建立稳定的通讯系统, 可对泵站内格栅、提升泵、高压低压柜的运行状态、运行数据及泵坑液位、集水池液位进行远程监控, 并且可对数据进行自动存储, 实现数据通信、信息采集、执行指令。 (3) 报警功能。当泵站设备发生故障、设备运行状态异常、集水池或泵坑液位超过预警值时, 中央控制监控中心可自动接收报警, 从而快速处理, 保证泵站的正常运行。

3 监控系统设计

(1) 系统结构。整个监控系统采用二级分布集中控制方式。第一级为中央控制管理级, 第二级为泵站现场控制级, 两级之间通过以太网互联, 实现相关数据传输和交换, 并由中央控制层对泵站进行控制。 (2) 系统组成。中央控制监控中心由两台工控机和DLP显示屏组成及其他网络设备组成, 中央控制监控中心可对整个系统进行监视、显示和管理。工控机通过网络对泵站现场进行控制。远程监控系统组成如图1所示。 (3) 通信方式。采用VPN技术, 将泵站的数据包稳定传送至中央监控中心, 实现泵站现场采集器与中央控制监控中心服务器进行稳定的双向传输。1) VPN的功能。在公用网络上建立一个专用网络, 进行加密通讯。VPN网关对数据包加密和数据包目标地址转换实现远程访问[1]。2) VPN实现。中央监控控制中心采用固定IP方式上网, 工控机建立VPN服务器。泵站配置VPN交换机、路由器, 与中央监控控制中心进行连接。泵站内PLC控制系统、视频监控系统与中央控制监控中心工控机分别形成一个虚拟局域网, 从而完成中央控制监控中心对泵站监控的功能。

4 监控系统配置

远程监控系统由检测仪表、视频监控系统、泵站PLC控制系统、中央控制中心上位机和网络系统等部分组成。 (1) 下位机 (现场控制系统) :采用SIMATIC S7-300系列PLC, 可对泵站中的提升泵、格栅等设备进行自由控制, 采集设备及泵坑、集水池液位的相关工作状态、水位、供电参量等数据, 并可将数据汇总打包, 上传至中央控制监控中心。 (2) 上位机:上位机监控软件选用Rockwell公司的RSView32软件。通过PLC对泵站电源、提升泵、格栅等设备的现场运行状况进行实时监控, 并对故障进行及时报警。将从泵站接收到的数据包通过数据组态形成可简易操作的计算机界面, 从而中央控制监控中心值班人员可通过计算机对泵站数据进行分析处理、存储备份, 并向下位机发送控制命令。由于RSView32没有S7-300PLC驱动, 因此在上位机安装SIMATIC NET软件建立OPC服务器, 从而实现对PLC的通讯。 (3) 视频监控系统。杭州支路泵站目前装有7个摄像头, 用于对高低压柜、格栅、集水池、提升泵等设备。视频设备可通过泵站的网络交换机连接到中央监控中心, 实现实时监控。 (4) 仪表。格栅间集水池前后及泵坑内配置液位仪, 对水池内液位进行测量;配备超声波流量计, 对污水排量进行实时监控;配备配电系统检测仪表, 对泵站内高低压系统的电压、电流、电度量及功率因数进行监测。

5 结语

远程监控系统是污水泵站管理、运行的发展趋势。杭州支路远程监控系统的投入使用将会大大提高泵站的工作效率, 使泵站的运行、控制、管理更加准确、稳定, 降低运营成品, 为其他泵站远程监控系统的设计提供借鉴与参考。

参考文献

泵站监控 第6篇

随着国家对水利事业投入的加大及南水北调等一大批水利工程的开工建设, 水利工程的自动化水平不断提高, 大型泵站计算机监控系统已得到广泛应用[1,2,3]。泵站计算机监控系统主要完成现场数据的采集与处理、主辅机及变电设备的控制与调节、现场运行监视与故障告警、历史数据的管理及与上级调度部门的通信等功能。近几年国内新建或改建的大型泵站均都包含了计算机监控系统的内容, 但由于各地水利自动化基础不一致及认识程度上的差异, 造成各泵站自动化水平参差不齐, 许多泵站的监控系统存在不同程度的缺陷。本文主要从泵站监控的系统结构、监控系统的时钟同步与事件顺序记录、机组自动控制、系统防雷及上级调度通信等几个主要方面进行探讨。

1 系统结构的选择

构成大型泵站计算机监控系统的网络与普通的计算机网络有许多不同之处, 它针对性强, 对网络的稳定性、可靠性和安全性要求高。泵站监控系统目前常见的系统结构如图1所示, 上位机一般采用2台主机兼操作员站, 实现主从冗余, 另设1台通信机实现外部通信, 并兼Web发布功能。现地控制单元 (LCU) 中的控制核心为可编程控制器 (PLC) , 它采用以太网接口直接与上位机连接, 站内的保护、励磁、直流等装置通过PLC的协处理模块接入系统。LCU上设置触摸屏作为当地的人机界面。

该结构的优点如下:PLC直接上网, 数据通信的速率高、实时性强;采用分层分布式设计, 在现地设置触摸屏, 实现现地的人机交互, 且触摸屏与上位机的功能相对独立, 提高了系统的可靠性;系统具备Web发布功能, 使局域网内的相关用户可通过浏览器实时查询现场运行工况, 辅助管理决策。但系统也存在缺点:励磁、保护等装置采用PLC的协处理模块接入系统, 由于PLC的协处理模块功能有限, 一般只支持常用的通信规约 (如Modbus RTU) , 且提供的接口数量有限, 给系统内通信实施及后续的扩展带来一定的困难;监控系统的Web发布机直接与局域网相连, 易受病毒感染或黑客攻击, 给监控系统带来了很大的安全隐患[4]。

考虑到上述方案的欠缺, 特在其基础上提出改进方案, 主要是在LCU上增加通信管理装置完成与智能设备的数据通信, 再将数据通过总线送至PLC内。通信管理装置是一种用于数据通信管理的智能设备, 用户可根据不同的通信规约进行二次编程, 即可实现与现场各种智能设备的通信。同时将Web浏览功能从通信机上剥离出来, 单独采用一台计算机作为Web服务器, 监控系统的通信机与Web服务器通过网络隔离装置或串行口相连, 实现安全的数据传输。系统结构如图2所示。

改进的系统结构中泵站运行的电气、温度等数据按监控对象分别接入相应的LCU, 再上送到上位机系统, 即使上位机出现故障, 现场操作人员通过现地控制单元上的触摸屏仍可正常进行机组监控, 系统的可靠性得到显著提升。在Web浏览方面, 通过采用网络隔离装置, 实现2个不同安全等级区之间的数据交换, 既满足泵站对Web浏览的需求, 又能保证监控系统的安全性, 极大地提高了整个系统的可靠性与安全性。

2 时钟同步与事件顺序记录

大型泵站监控系统一般均设置了卫星同步时钟 (GPS) 作为系统内各节点校时用, 但从实际情况来看, 效果不尽理想, 许多泵站的GPS设备往往作为摆设或只进行计算机设备的对时, 忽略了重要的PLC对时, 未能充分发挥系统对时的功效。

一般的GPS设备信号输出方式有2种, 一种通过网络或串口通信方式, 也称为软对时, 该种方式用于与计算机设备的对时, 通过数据通信, 直接获得时间, 但对时的精度只能到秒级;另一种通过脉冲的方式进行对时, 也称为硬对时, 可用于PLC、保护装置等智能设备的对时, 这种对时方式的精度可达毫秒级, 对于实现监控系统的事件顺序记录有重要意义。当然, PLC设备的秒以上的时间数据还是要通过与计算机通信的方式来获得。

事件顺序记录 (SOE) 是指以毫秒级的分辩率记录系统重要状态量的变位情况, 便于故障原因查找及事故分析。目前计算机与PLC之间的通信一般都采用网络方式, 以获得较高的通信速率, 但这种通信速率目前还无法达到毫秒级, 每两次通信之间仍需要一定的周期间隔, 一般为几十毫秒, 甚至1~2 s。如果PLC自身不做SOE功能, 完全依靠计算机的定时扫查来记录监控系统重要状态量的变位情况, 势必造成在同一扫描周期内先后发生的事件只能按同一时间登录和报警, 大大降低了监控系统的事件分辨率[5]。采用GPS脉冲对时的方式, 可靠地保证了PLC内部时钟的精确性, 当重要状态量发生变位时, PLC利用中断扫描等功能, 以毫秒级的精度记录当时的时标及变位情况, 形成事件, 并存入内部寄存器的缓存区, 上位机定时来读取该缓存区, 并将其中的事件一一解释并登录, 供运行人员查询, 这种方式可将监控系统的事件分辨率的精度提高到1~2 ms, 大大提高系统的整体性能。值得一提的是, 目前很多泵站监控系统采用通用的工控组态软件作为上位机监控软件, 由于采用直接读写PLC寄存器的方式与PLC进行数据交互, 很多组态软件在解释PLC事件缓存区内各种事件的能力上存在较大困难, 不如专业的监控软件方便。

3 自动控制功能及事故停机保护

泵站计算机监控系统的主要功能之一是实现站内主辅机设备及变电系统的自动控制, 有很多泵站虽然上了计算机监控系统, 但往往只发挥了数据监测的功能, 自动控制功能相对弱化, 造成这种现象的主要原因有:

(1) 现场自动化基础薄弱, 技术水平不高, 认识程度不够, 运行人员怕出问题, 一旦出问题又无能力排除。

(2) 现场设备老化, 部分传感器、执行元件质量不过关, 无法准确反映现场工况或执行控制命令。

(3) 自动控制的保护措施不够, 监控系统的自动控制流程设计不够严密, PLC编程经验不足, 程序有漏洞, 造成自动控制经常出问题。

随着流域性、区域性集中控制的要求及泵站无人值班/少人值守的发展需求, 在泵站内实现自动控制是必然趋势。除了提高人员技术水平和自动控制的意识, 对泵站进行进一步技术改造, 选取可靠、耐用的传感器、执行元件外, 泵站监控系统自身控制流程的设计及控制逻辑的编程也需要实现规范化和标准化。

在监控系统内实现泵组事故自动停机功能是实现其他控制操作的基础和保障。在实施事故自动停机功能时, 主要要考虑如下方面:

(1) 在采用泵组温度过高自动事故停机时, 对温度的检测宜采用组合型量, 如相邻2点或任意2点温度判断, 并做温度的梯度变化闭锁, 防止现场温度抖动引起的误信号。

(2) 对于冷却水中断等非电气量引起的自动事故停机, 应加一定的延时判断, 一般做秒级滤波, 以屏蔽掉一些误动信号, 减少由于信号误动作而引起的泵组停机。

(3) 对于电气保护引起的泵组跳闸, 监控系统应立即动作, 做善后处理, 防止出现泵组倒转等不利工况出现。

(4) 对于开机过程中出现的异常情况无法继续执行时, 如合闸后出口工作门未能打开等, 除了终止开机流程并报警外, 还应考虑立即启动事故停机流程, 防止事故扩大化。

(5) 对于采用开关量作为事故停机启动源的判断依据的情况, 开关量不应选用闭接点, 防止现场干扰或信号电缆中断引起监控系统误动。

(6) 在泵站监控系统现场投入运行前, 必须和电气保护系统一样, 对可能出现的事故停机情况一一做试验, 观察其动作的准确性、事件报警的正确性, 有条件的站应进行2次以上的试验, 以验证监控系统动作的一致性和稳定性。

4 防雷措施

雷电是一种自然灾害, 根据规范一般年雷暴日在25 d以上地区的电子设备均应采取防雷措施。泵站计算机监控系统除了自身的上位机及LCU设备外, 还与现场许多传感器、变送器及其他设备相连, 由于计算机、通信等设备普遍存在绝缘强度低、耐过压能力差的弱点, 一旦遭受雷击, 轻者造成系统运行故障, 重者造成设备永久性损坏。许多泵站计算机监控系统经常性工作不正常, 很多情况都是因为未考虑防雷或防雷措施不当。

雷击的形式有直接雷、感应雷、飘雷和滚雷等多种形式, 对于不同的雷击形式应采取不同的防雷措施, 泵站监控系统主要考虑前2种雷击的防护。

对于直接雷的防护主要采用避雷针、引下线、接地体及相关的电气连接, 一般按照标准和规范设计、施工和管理, 就可达到防雷减灾的目的。

对于感应雷主要从以下几个方面综合考虑:

(1) 等电位联结。把建筑物的钢筋和内部各种导电物用导体连接, 保证等电位, 可有效消除和降低电位差。

(2) 屏蔽和线路的合理布设。屏蔽是监控系统防雷电电磁脉冲干扰的重要措施之一, 所有通信线路都必须有屏蔽, 架空电力线在进入机房前必须改为屏蔽电缆或穿钢管, 屏蔽电缆的铠装外皮和钢管的两端都要就近接地, 进机房前的屏蔽电缆和穿钢管埋地长度一般要10 m以上, 埋地深度0.6~1.0 m, 才能达到安全。

(3) 采用避雷器的方式。主要分为电源避雷器和信号避雷器2种。对于电源避雷器的设置应采用多级保护、逐级泄流、降低残压的原则;对于信号避雷器, 则考虑架空进线、室外走线、远距离走线多安装, 局域网线选择性安装, 特殊接口少安装的原则。

5 外部调度通信规约

随着水利工程流域性、区域性控制的需求发展, 泵站监控系统不可避免地要与上级调度系统进行通信, 这必然出现如何将流域内或区域内各个监控系统实现集中控制和调度的问题。目前参与国内泵站监控系统建设的自动化厂家很多, 各个厂家采用的上位机监控软件也不尽相同, 有的监控软件之间可以互通, 但有一些之间目前还不能进行数据交换, 这给集中控制和调度带来了很大的困难。采用统一的、标准的调度通信规约是解决此类问题的良好途径。目前在电力系统已有标准、成熟的调度通信规约, 如IEC60870-5-104, 适用于对地理广域过程的监视和控制, 涵盖了远动通信的各种网络配置:点对点、多个点对点、多点共线、多点环型、多点星形, 各种传输模式:平衡式、非平衡式。具有如下优点:

(1) 完备的控制命令发送及校核机制, 保证了控制准确性。

(2) ) 对数据按重要性和实时性要求进行分类, 保证重要数据优先传输。

(3) 在通信通道出现质量不好时, 通过缓存的方式保证传输的重要数据不丢失。

(4) 通过时钟同步功能, 保证整个系统内各节点时钟的一致性。

(5) 事件顺序记录传送机制, 便于事故分析。

对于一些采用专业监控软件作为上位机软件的泵站监控系统, 一般均支持这些标准规约;对于一些采用通用工控组态软件作为上位机软件的泵站监控系统, 目前可能还不直接支持这些标准调度规约, 需要利用通用工控组态软件的数据接口, 进行二次开发来实现。

6 结 语

计算机及网络技术的发展推动了计算机监控系统在泵站的广泛应用, 极大地提高了泵站的技术管理水平和工作效率[6]。大型泵站监控系统建设软件平台及硬件设备的选择余地非常广泛, 但关键环节技术要求的确立, 对于建设一套可靠、完备的泵站监控系统是必不可少的条件。本文浅析了泵站计算机监控系统的一些技术要求, 供泵站自动化系统的设计和建设参考。

参考文献

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[3]王兆农, 陈彬, 王媛.宁东供水工程综合自动化系统可靠性设计[J].中国农村水利水电, 2007, (1) :130-132.

[4]高卓, 罗毅.变电站的计算机网络安全分析[J].电力系统自动化, 2002, (1) .

[5]方辉钦.现代水电厂计算机监控技术与试验[M].中国电力出版社, 2004.

PLC在入塘泵站监控系统中的应用 第7篇

随着计算机工业控制技术的不断发展,计算机监控技术日趋完善,PLC(程序逻辑控制)工业控制系统为各式各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用,其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案。基于泵站的自动控制及其逻辑顺序控制的特殊性,20世纪90年代初期PLC开始在电力泵站中逐渐使用[1]。

入塘泵站始建于1983年,是天津市引滦入津工程明渠输水系统的一座重要提水泵站,担负着塘沽区工业及人民的生活供水任务。入塘泵站设计扬程39 m,24万m3/d,安装6台24SAP-10J离心泵,总装机容量2 400 kW,配6台400 kW异步电动机。入塘泵站早期的机组控制系统完全采用电磁继电器方式,安全性和稳定性低,抗干扰能力差,设备、事故故障率高[2];辅机系统的真空系统、机旁箱,以及排风、蝶阀控制、排水、直流等系统完全采用人工操作;主控室操作台的设备大部分已经弃用,已经失去控制台的作用。2006～2007年初,入塘泵站完成了6台机组及公用系统的计算机监控系统安装调试。入塘泵站计算机控制系统采用了德国的主机及配套现地单元、通讯系统,明显提高了泵站综合自动化管理水平。其中,计算机监控系统的下位机部分通过PLC控制来实现,PLC控制在计算机监控系统中起到至关重要的作用。

1 PLC控制的特点[3]

1)PLC采用微电脑技术(大规模集成电路)取代以往靠硬导线布线的逻辑控制器,具有成本低,功耗、体积小,重量轻等特点;

2)接口简单快捷、工作量小、适应环境能力强、故障率低、可靠性好、抗电器干扰能力强,维护方便;

3)PLC采用扫描式的工作方式,特别适合于逻辑控制要求较高的顺序控制。

2 PLC控制在入塘泵站的实现过程

顺序控制是指生产设备及过程,根据工艺要求按照逻辑运算、顺序操作、定时和计数等规则通过预先编制的程序,在现场输入信号(包括开关量、模拟量)的作用下,执行机构按预定程序动作,实现以开关量为主的自动控制[4]。入塘泵站PLC的设计安装就是根据这一原则来实现的。其输入主要是靠按钮、行程开关、限位开关、动断触点等开关量为主的控制信号;输出为继电器、电磁阀等驱动元件。传统的顺序控制是由继电器控制屏来实现的,由于设备体积大,功耗高,动作速度缓慢,接线复杂,通用性灵活性差,维护工作量大,故障率高,可靠性差,且没有计算和存储功能[5]。

入塘泵站机组设备状态量的读取收集,采用I/O点直接采集与经通讯采集高压电路的遥测、遥信的方式来实现。对于主开机、停机的控制采用通讯的方式给高压开关综合保护系统遥控信号来实现;中间逻辑过程则通过编程实现。

2.1 入塘泵站机组的顺序控制

入塘泵站的自动操作包括水泵机组、机组辅助设备的调整和对全泵站的公用设备进行的自动化控制,这类控制在自动控制范畴内属于顺序控制系统,每个顺序控制都按照生产流程的要求及生产设备的特点设定[6]。顺序控制如图1所示。

2.2 操作对象的操作

2.2.1 机组自动操作

要求以1个脉冲自动按预定的顺序完成操作,包括机组的自动开机和停机流程等,其操作对象包括主机及辅机设备[7]。

辅机设备,排水泵控制操作独立完成,只要程序扫描到积水池水位达到设定水位则自动发出开机信号,排水泵启动排水。真空泵与主机开机系统联动,只要操作站发出开主机命令,且开机条件满足则控制系统首先开启真空泵,在开机结束后,系统给出停止命令则真空泵停机。

主机设备(高压开关的控制),当程序扫描到操作人员发出的开机命令后,系统判断辅机状态、蝶阀状态、小车位置、开关状态等条件,如果满足条件,系统启动真空泵,待真空形成后系统发出合高压开关命令并经过一定的延时发出开蝶阀的命令,并停真空泵。开机完成。

2.2.2 公用设备的操作

公用设备包括直流、高压、低压、真空、给水和排水、换风、室内降温及通信等系统[8]。控制系统对部分设备只进行监视、遥测其状态,不对其控制(如直流、低压系统);对部分设备控制系统在每个扫描周期内对其单独控制(如排水、换风降温系统);对部分设备控制与开停主机一起进行控制(如真空、高压、通讯等系统)。

2.2.3 全泵站性的操作

全泵站性的操作包括通讯系统、机组开关、电容器开关、刀闸设备等操作[9]。

对以上这些自动操作的总体要求是运行安全可靠、维护方便、清晰明了、经济合理。

3 入塘泵站PLC的配置

入塘泵站现地控制层由4套LCU组成,每套LCU的PLC采用Modicon TSX Premium 57系列产品,系统配置为双机热备。其中2～4#工作站分别负责6台水泵机组的信号采集及命令输出,1#工作站负责辅机系统的信号采集及命令输出。LCU与工作站直接通过通讯模块以PROFIBUS-DP总线进行通讯。CPU与上位机则应用以太网通讯。网络通讯采用高性能的交换机,LCU和工作站之间用光纤连接,抗干扰能力强。

一套完整的PLC主要由电源、CPU、开入/开出I/O(模拟量输入)、A/O模拟量输入、通讯等5个模块构成。其中电源模块向PLC提供直流24 V工作电源;CPU是微型处理器(PLC的核心部位);I/O模块是指外围回路向PLC输入高电平(或低电平)和PLC向外围回路输出高电平(或低电平);A/O模块是将外围设备输入的电信号转换成数字信号,以供PLC进行计算、判断、比较和传输;通讯模块通过以太网与上位机工作站进行通讯。PLC基本模块如图2所示。

4 入塘泵站PLC采集的主要信息

系统的I/O信号,按LCU归类,数据类型主要为开关量和模拟量,主要列出以下信号:

1～6#机组模拟量输入:供水压力、线圈温度、铁心温度、承温度,蝶阀开度、流量。

1～6#机组开关量输入:阀门开闭,电磁阀开闭,真空开关位置,开关合分,真空开关、排水开关、真空完成,风机正常。

1～6#机组开关量输出:合主开关,跳主开关,真空电磁阀开、关,排水泵开关,真空泵开关,风机开关,电动蝶阀开关。

公共(辅机)模拟量输入:前池水位,电机柜电压、电流,低压柜电压、电流,真空装置真空度。

6 kV系统数据:定子电压、电流,有功功率,无功功率,功率因素,手车工作、试验位置,断路器合闸、分闸位置,有功电度,I段、II段母线电流,电机保护(过流、过压、过负荷、励磁消失等保护),6 kV线路保护(速断、过流和过负荷保护),定值输入。

5 结语

入塘泵站自动化改造,采用了PLC控制,不仅提高了设备监控的可靠性,而且对设备的检修维护都十分方便快捷,无需将机组及附属设备退出运行即可解决,大大提高了工作效率,明显提高了泵站的综合自动化管理水平。

参考文献

[1]张凤珊.电器控制及可编程序控制器[M].北京:中国轻工业出版社,1999.

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[9]丘传忻.泵站工程[M].武汉:武汉大学出版社,2001:1999.

泵站监控 第8篇

1 系统组成

方家屯泵站内有寒亭泵房、海天泵房、鹏昊泵房、森达美泵房4个加压泵房和一个引黄济峡一级泵站,水源自水库通过水渠由上述4个加压泵房向最终用户供水,现场加压泵房已安装部分视频摄像头和硬盘录像机。

本系统包括管理中心、通讯子系统、泵站监控中心、泵站测控终端及压力(流量)监测终端、现场测量仪表等组成。

(管理)监控中心:包括交换机、服务器、UPS电源等硬件设备和操作系统、数据库、供水泵站远程监控系统、管网流量、压力远程监测系统等软件组成。

遥测通信:INTERNET网和预留GPRS网络,监控中心需具备可上外网的固定IP地址。

遥控通信:光纤内部局域网。

泵房测控终端:负责采集泵房设备的状态参数并将数据上传至监控中心,支持监控中心远程控制水泵的关停(远程启动暂不要求)。

现场测量仪表:包括管道压力变送器等现场检测设备。

2 系统通讯方式

本系统采用光纤有线方式通讯,通过局域网IP星形组网方式传输数据。在方家屯监控监测中心配置服务器,申请Internet网络上的固定IP,安装远程集中监控监测系统软件。在各泵房安装远程测控终端,通过有线局域网络将各泵房监测点情况传输至监控中心,并通过测控系统软件显示出来,实现泵房及供水远程监测。

方家屯泵站数字视频通过内部局域网汇集到监控调度中心;由于本站视频相对较多,在局域网内传输具有无可比拟的优势;同时,对于局端远程访问网络带宽需求压力减小,在此,我们建议选择使用10M光纤独享型宽带,以满足实际需求。这样实现各泵房监控监测终端通过有线,汇集至本地监控中心服务器监控检测管理平台,也可通过INTERNET网,视频以流媒体形式、数据流量表数据流,通过WEBSERVICE形式转发至管理局,可充分节约建设资金。

大屏显示终端设置在方家屯监控中心,管理局总监控调度中心一处,方家屯办公楼同时设置工程师工作站一处,管理局内部需要进行监控监测的经授权的计算机终端也可实现浏览。

3 监控中心简述及终端介绍

监测中心设在方家屯新办公楼监控检测中心。硬件部分由一台服务器、二台PC机、一台便携式调测电脑,一台带防火墙的路由器和一台交换机组成,服务器做成RADI5磁盘镜像系统,保证数据的安全性和稳定性;软件部分由组态软件和泵站远程测控管理软件组成。

监控显示部分采用46”2*3超窄缝LCD拼接大屏实现高清显示。实现整屏、分屏显示。

监测中心的服务器通过专用光纤与专用交换机相连,专用交换机通过防火墙与外网接入设备相连,实现与管理局局域网连接。这样,局域网内的经过授权认证的计算机终端可通过Windows系统的IE浏览器进行WEB方式查询浏览;服务器的应用管理软件与测控终端设备相连,完成泵房的实时动态的监测管理任务,同时通过IIS提供WEB查询浏览服务[1]。

监测中心服务器可以驱动有线数据通信模块向监测点下发初始化信息、配置信息、控制命令,及接收下位机上报的数据及报警信息,同时对采集的压力、流量、水位、电压、电流、频率等等数据进行保存、管理,提供查询、统计、报表等功能。

通过IE浏览器可以通过WEB方式登陆查看所有监控监测点的实时数据、图像和已存储的任何时间段的历史数据、图像。管理局则通过WEB站点,经据管理员身份认证授权方式,控制其可访问那些监控监测点的实时监控数据和存储的任何时间段的历史数据、图像。监测中心系统管理员能增加、删除可访问用户,并对用户进行不同权限的授权。通过该系统的使用,动态掌握泵房的运行情况,做到心中有数、合理调度、降低生产成本、提高生产效率及管理局的运营管理水平。

数据通信在方家屯选用光纤组成的局域网络作为数据通信平台。视频通讯通过光纤进行连接,与局端则通过INTERNET公网进行授权访问。

在泵站内安装泵站测控终端,并配置或改造计量测量用仪表或传感器、对泵站设备及系统运行情况进行数据监测、采集。

4 系统软件介绍

系统的设计开发是基于GPRS数据传输技术和Web网络技术之上的,相关各部门、各级别管理人员可以通过网络访问管理系统进行相关信息查询、管理[2]。具体功能特点如下:

1)B/S结构软件设计,支持网络(因特网、局域网)浏览、操作。

系统软件采用Web技术,局域网用户可通过内网访问,经认证用户名和密码后进入相应级别管理系统。监测中心具备公网上固定IP时,管理局授权用户可通过公网浏览访问系统。

2)系统软件支持SQL数据库,可存储的各种历史数据。

3)主界面——地图显示。

4)软件功能模块化设计,同时支持GPRS、短消息通信方式。

5)系统信息管理:具备软件授权管理、秘密保护功能,授予不同的操作员不同的级别、不同的操作权限。基础信息管理:包括通讯信息的设置,计量、测量设备信息的管理。

6)巡检保修管理:包括设备的巡检记录、报修记录,以备需要时查询。根据测点故障报警信息。软件可以进行基本故障判断,例如:水表传感器故障等。

7)数据采集与处理:界面可显示泵站总电压、每台水泵的单相电流;界面可显示泵站内各台水泵的运行状态、运行电流、故障状态;界面可显示通信设备或通道的运行状态

8)历史记录数据存储、查询、输出管理:具备监控数据、报警数据、操作信息存储、查询、生成Excel表格、打印输出功能。

9)图形分析、汇总统计与报表管理:统计生成(某一个时间段的小时、日、月份、季度、年度)水量、压力统计、分析报表并进行存储、输出、生成Excel表格、打印输出;以曲线、柱形图的形式显示时段统计的结果出来。

10)接收现场报警数据,弹出报警提示信息和声音提示。

11)系统扩展方便:当需要增加监测点时,只需在现场加装一套测控终端,在系统软件上添加一个泵房测点即可。

5 结束语

峡山水库方家屯泵站集中监控系统的实施,有利于促进方家屯供水泵站的信息化管理水平,将会大大提高峡山水库供水工作的安全高效运行,“集中管理、分散控制”的集散控制体系,对日后峡山水库供水布局具有重要的指引示范意义。

参考文献

[1]李晓静.峡山水库上游入库河流水质净化方案设计[D].济南:山东大学,2015.

泵站监控 第9篇

尔王庄泵站管理处是向天津市提供工业及生活用水的重点水利工程棗引滦入津工程七大管理处之一,位于引滦入津工程上游,经过潮白新河泵站一级提升后滦河水流过34.5km明渠,在尔王庄泵站群根据输水调度进行分流。一路由暗渠泵站加压后,经25.6km暗渠直至市自来水公司。一路由明渠泵站经明渠至大张庄泵站后入海河。其他分别经逸仙园泵站将水送入武清开发区;经入港小宋庄泵站将水送至天津大港区和无缝钢管厂;经入汉泵站和入开发区泵站分别担送至汉沽区和天津开发区。尔王庄管理处负责泵站群、尔王庄水库及明渠的管理。

尔王庄调度中心所辖监测站1 1个,由泵站所、一所、二所三个泵站所管理。其中泵站所辖尔王庄暗渠泵站监测站、尔王庄明渠泵站监测站、泵站所35KV变电站监测站;一所辖入港泵站监测站、入聚酯泵站监测站、入杨泵站监测站、一所35KV变电站监测站;二所辖二所35KV变电站监测站、入塘泵站监测站、入开泵站监测站、入汉泵站监测站。

本系统为引滦工程尔王庄泵站输水调度集中监控系统的一期工程,包含了泵站所明渠泵站计算机监控系统改造和泵站所35KV变电站计算机监控系统改造以及泵站所监控分中心和尔王庄调度中心监控系统改造。

2集中监控系统结构

2.1系统总体结构

引滦工程尔王庄泵站输水调度集中监控系统主要由三层构成:调度中心、分中心、现场监测站。通过通信及网络系统将这些零散的信息点链接在一个统一的传输网络下。系统信息点组成如下:

(1)在尔王庄泵站管理处建设调度中心;

(2)在暗渠泵站、一所入港泵站和二所入开泵站设分中心。

(3)在11个监测站设置信息接点。

2.2调度中心结构

调度中心用于集中监视8个泵站,3个变电站,3个分控中心的所有设备,以及所有人员的管理,负责各泵站的运行调度,一般不直接在中控室控制泵站及现场设备。调度中心配置数据库服务器两台,操作员站两台,工程师站一台,通讯处理机一台,U P S电源一套,W E B发布服务器一台。并将数据库服务器通过以太网与各分控中心服务器相连,实现调度中心对所有运行及管理数据的采集,并可以实现对历史数据的统计分析。

2.3调度分控中心结构

引滦工程尔王庄泵站输水调度集中监控系统共设置泵站所、一所、二所三个分控中心,分控中心负责对所辖泵站的监控功能和操作员的管理功能,并通过光纤网络将分控中心数据上传至调度中心,一期工程只完成泵站所分控中心建设。

泵站所分控中心用于集中监控明渠暗渠两个泵站和泵站所35KV变电站的相关设备。分控中心设监控计算机两台,工程师站一台,通讯处理机一台,UPS电源一套。并将数据库通过以太网与调度中心服务器相连,以便调度中心实时调度泵站合理运行,监视设备运行情况及人员管理情况。为提高工作效率,通常情况下,操作员在分控中心实现对泵站远程启停控制,在泵站不设人长期职守,采用巡检方式。

2.4计算机监控系统构成

尔王庄管理处共辖8个泵站和3个变电站,其中有一些泵站和变电站已经改造完成,具有计算机监控系统,有一些泵站仍旧使用的仪表盘系统,并没有自动控制设备,需要人员长期职守,耗费了较多的工作经历,且效率较低。一期工程将泵站所明渠泵站和泵站所35KV变电站的仪表盘设备改造为基于LK PLC的计算机监控系统。本文以明渠泵站计算机监控系统为例研究基于L K的泵站计算机监控系统构成。

明渠泵站计算机监控系统采用LK系列大型PLC对全站泵组、电气系统、公用油、水、气系统、闸门控制系统、励磁系统及直流系统进行有效监视和控制,全站共4套泵组,每个机组设置一套现地控制单元(LCU),全站设置一套公用现地控制单元。对系统过程的工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监测、控制、联锁和报警以及报表打印,通过使用一系列通讯链,完成整个工艺流程所必需的数据采集,数据通讯,顺序控制,时间控制,回路调节及上位监视和管理作用。

2.4.1控制系统的监控内容

泵站的监控内容包括主变压器、所用变压器、站用变压器及电机电压、电流、负荷等的保护;泵站的前后池水位;闸门的闸位、运行状态及控制;公用油、气、水系统及相关阀门、泵的状态及控制;机组温度;励磁系统、调速系统的状态及控制;机组的运行状态及启停控制[1]。

2.4.2计算机监控系统配置

在泵站控制室配置两套监控计算机,每套计算机配置一套监控组态软件,由于泵站不设人值守,在巡检人员检查和现场紧急故障情况时使用。

在现地控制单元,每个机组设置一套单机P L C、一套触摸屏和检测仪表,全泵站公用设备单独设置一套PLC一套触摸屏和检测仪表。在泵站公用现地控制单元采用冗余的P L C实现全泵站各公用设备控制,对各机组采用单机系统进行控制[1,2]。控制系统结构如下图所示:

2.4.3计算机监控系统网络结构及通讯方式

整个系统主干传输网采用100Mbps环形光纤工业以太网,支持IEEE802.3规约和标准的TCP/IP协议;也可采用工业级专用控制局域网,该控制网具备确定性和可重复性及I/O共享,实现数据的高速传输和实时控制。

整个系统由1个中央控制室、5个现地控制单PLC控制站组成。由中央控制室上位机实行集中监控管理。中央控制室上位机与现地控制单元之间的数据通讯采用高速的、实时的工业以太网,通讯速率为100Mbps,传输介质为光纤。

在泵站的现地控制单元的核心P L C,我们选用和利时的LK系列大型PLC。LK通过串口与触摸屏进行通讯,通过触摸屏可以实现对机组的现地控制。LK背板上集成了DP通讯接口,并且配备有LK239串口通讯模块,使得与第三方设备进行通讯非常方便。LK与微机保护装置、励磁调节器通过串口RS485总线实现通信,实现对机组电量参数、励磁调节系统的监视和控制。通过硬接线的方式采集机组辅助设备、泵站电机运行状态、水位、温度等信号。控制信号主要是对电机的启停进行控制。

3系统功能

尔王庄泵站监控系统由尔王庄泵站管理处调度中心监控计算机层、分控制中心监控计算机层、泵站监控计算机层和现地控制单元层组成。

3.1现地控制单元功能

1、数据采集和处理

从各开关柜(包括主变进线柜、母线联络柜、电压互感器柜、站用变开关柜、电容器开关柜和电动机开关柜)的自动控制装置获取该装置所采集的各种数据;从多功能电表获取电量相关实时数据;从温度巡检仪获取机组各测点温度等;自行采集全站的公用实时数据,如泵站前后池水位、泵站流量、泵房温度、电容室温度、供排水系统的运行状态等;自行采集各机组主辅设备中未纳入开关柜测控系统、电能采集装置和温度巡检装置等的主辅设备的运行状态和运行参数进行实时数据,包括开关与闸门的状态、水泵进口水位、水泵出口压力、水泵机组流量、轴承油位等;对于装设立式水泵机组的泵站,还可采集机组的振动与摆度数据[3,4]。

2、控制与调节

现地控制单元可对泵站主辅设备进行控制,包括机组各种工况的转换,紧急停机和事故停机,断路器、隔离开关的分、合操作;辅助设备及公用设备的启、停操作;出口闸门等控制与调节可手动实现、程序预设实现或根据运行工况自动实现。

3、数据通信

现地控制单元要实现与泵站监控计算机和各种智能采集装置等设备的通信现地控制单元与泵站监控计算机之间通过工业以太网通信考虑到泵站各设备所配套的测控装置均配有485通讯串口,且部分设备还配置有以太网通讯接口,本系统中现地控制单元与测控装置之间选择485串口进行通信。

3.2分控中心功能

尔王庄管理处调度中心的监控计算机承担了整个管理处泵站、变电站及闸门等全部设备运行数据管理、系统数据采集、报警、趋势、数据记录及中文报表等功能。操作员通过操作终端详细了解各环节运行工况,并可下达操作控制指令。

1、图形与界面

以示意图形式,在管理全局画面实时显示重点运行数据,如各泵站进出厂水流量、主要设备的运行状态;以泵站、变电站工艺仿真图形式,在局部画面实时显示泵站机组、电力控制柜变电设备、阀门、仪表、给排水泵、电力设备等工艺过程的主要工艺监控数据;数据表格界面,以表格形式,显示泵站所有监测数据,可以直观的浏览所有采集参数。

2、控制模式

监控系统可根据用户要求实现就地控制、远程自动控制和远程自动控制模式,以实现不同工况下泵站监控系统的稳定、安全运行。三种控制模式的优先级为远程自动控制、远程手动控制、就地控制,就地控制具有最高优先级。

3、数据报表

根据用户需求定制数据报表,查看实时报表,实时报表中包含全线所有参数的当前值可以随时打印实时报表,也可以定时打印,分为日、月、季、年多种报表。

4、数据趋势

数据趋势分为实时与历史两种趋势,以曲线形式显示泵站水量、电力等参数的动态变化,可以直观的掌握参数变化的规律。

5、事件及报警

数据报警界面显示,实现对每个参数的低低报警、低报警、高报警、高高报警的设置。以不同颜色形式,把当前报警、已确认报警和已恢复报警区分开来,每个报警量可以显示它的节点名、位号、描述、报警产生时间、报警消除时间、状态、当前值等信息[5]。

6、安全管理

对重要设备的操作、重要参数的修改均会自动记录,包括登录的操作员、对设备进行的操作、时间以及修改前的参数值、修改后的参数等,以利于进行管理及事故分析。

7、用户管理

系统管理员能够对用户的名称、密码、访问权限和优先等级等相关内容进行设置;记录用户登录和退出系统的时间及用户使用过的操作命令,显示用户是否在线和工作状态等信息;可查看事件记录,例如:某操作员于什么时间进行登录,什么时间退出登录等。

8、语音报警系统

当需要对重要操作进行提示,以及泵站发生事故或故障时,能用准确、清晰的语言向有关人员发出报警。

3.3调度中心功能

调度中心用于监控尔王庄泵站所辖所有泵站的运行情况,在权限允许范围内能够实现分中心的所有功能,并可以实现下列功能:

1、数据存储功能

在调度中心配置有冗余的工业级历史数据库,能够对采集的重要数据实现存储。在存储监测数据时,包括该数据的采集时间、数值,同时存储该数据的标记、标注信息,且数据存贮时间间隔可以设定。

2、数据查询与检索

历史数据的存储与检索对建立生产数据库、操作信息库、故障信息库数据进行在线存储,数据的存储时间最长为1 0年。可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式来检索历史数据。

3、数据库功能

调度中心配置的工业级历史数据可以实现系统参数设置、数据存储、数据管理、数据修改删除和更新、数据库安全管理、数据库用户管理、多用户数据查询和访问等功能

4、数据统计

中心计算机对采集的数据进行各种统计分析,形成设定时间、区域范围的数据统计报告;

5、与信息化平台的链接

提供与信息化应用程序的控件和接口,其中有数据库接口、运行画面接口和外部关系型数据库接口系统提供丰富的与关系型数据库通讯的函数和多种组件,包含ODBC、历史转储和事件记录。

4系统特点

4.1合理的安全运行配置方案

在泵站控制系统中,公用现地控制单元用于监控全泵站公用系统设备,如果系统出现故障,控制系统将会瘫痪。因此公用现地控制单元选用冗余系统进行控制。

机组现地控制单元只负责单个泵组的控制,且系统运行中有备用机组,机组控制系统的安全性相对较低,因此机组选用单机PLC控制系统。

采用单机冗余组合系统,控制系统即满足了系统整体安全性要求,控制成本也相对较低。

4.2开放式的系统设计

由于此工程为改造工程,且在此次系统改造前,已有泵站进行了自动化改造。能够将已经改造完成的自控设备接入集中监控系统,并能够为系统扩展留有足够的系统接口方式和系统驱动成为集中监控系统改造和扩建最关键的问题。

本工程充分考虑了系统改造和扩建的系统集成问题,采用的上位组态软件和利时的HollyView具有多家自控设备的驱动程序,能够与已经改造完成和后续进行改造的PLC等自控设备进行无缝通讯链接,并充分预留系统接入点和系统扩展接口。

在现地控制单元,控制系统中有大量的数据是PLC通过串口方式实现与现场智能仪表进行通讯。而大多数的触摸屏也是通过串口与PLC进行通讯的。LK提供了串口通讯模块,支持modbus主从站协议,可以方便的实现与现场仪表及触摸屏的通讯。

泵站计算机监控系统中各机组现地控制站间以及与公用机组现地控制单元PLC间实现数据通讯,以实现对全泵站机组的协调控制。L K提供了站间通讯功能通过站间引用通讯数据功能块方便实现各站之间数据的交换。

5结束语

尔王庄泵站输水调度集中监控对安全性要求非常高,通讯量大,通讯结构复杂。作为改造和扩建项目,需要充分考虑系统的通讯接口方式、驱动程序的丰富和数据扩展能力。采用和利时HollyView组态软件和LK系列大型PLC系统进行自动控制,大大提高了系统的开放性、安全性和扩展能力。

参考文献

[1]唐鸿儒,陈虹.泵站计算机综合自动化系统设计要求研究[J].中国农村水利水电,1999,(11):29-31.

[2]唐鸿儒,陈虹.大型泵站综合自动化系统研制[J].微计算机信息,1997,6(13):44-47.

[3]郭旭芳.泵站综合监控系统研究与应用[D].西南交通大学,2005.

[4]王定一.水电厂计算机监视与控制[M].北京:中国电力出版社,2001.