中文名 | 泵站監(jiān)控系統(tǒng) | 適用范圍 | 城市供水系統(tǒng)中加壓泵站 |
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系統(tǒng)組成 | 調(diào)度中心、泵站監(jiān)控中心 | 通信平臺 | 線通信 |
◆采集進站管道壓力或清水池水位、出站壓力、出站流量。
◆采集每臺加壓泵啟停狀態(tài)、工作電流、工作電壓、電能等電參數(shù)。
◆采集配電室各路開關(guān)狀態(tài)、電能等。
◆光纖通信時,圖像監(jiān)視泵站全景、電氣室、泵房等重要工位。
◆支持加壓泵啟動柜手動控制、自動控制、遠程控制加壓水泵的啟停,控制模式可切換。
◆依據(jù)供水壓力和水泵運行時間,智能選擇水泵投入運行。
◆電流過大、缺相、水位過低過高、控制柜保護、配電室故障、閑人進入等情況發(fā)生時,立即上報信息。
◆支持光纖通信、局域網(wǎng)通信、GPRS、短消息等無線通信方式。
◆存儲、顯示、查詢泵站監(jiān)控數(shù)據(jù)及工作參數(shù)。
◆支持多路圖像監(jiān)控。(有線通信方式)
◆支持就地、遠程維護測控設(shè)備。
◆遠程監(jiān)測各加壓泵站水池水位或進站壓力、出站流量、出站壓力。
◆遠程監(jiān)測加壓泵組的工作狀態(tài)、電流、電壓、保護狀態(tài)、工作模式。
◆遠程切換水泵的控制模式,遠程控制加壓泵組水泵的啟停。
◆光纖通信時,支持視頻在線監(jiān)視泵站全景、電氣控制室等重要工位,視頻可回放。
◆現(xiàn)場出現(xiàn)電流電壓超限、水位超限、設(shè)備保護等狀況時,監(jiān)控中心可聲光報警。
◆支持各種監(jiān)測信息、控制信息、報警信息、操作信息的存儲和查詢。
◆生成各種數(shù)據(jù)報表及數(shù)據(jù)曲線。
通信平臺常用兩種,一是有線通信:每個加壓泵站與水司之間租用光纖通信,調(diào)度中心、泵站監(jiān)控中心、各職能部門之間通過局域網(wǎng)通信,該通信平臺可傳輸連續(xù)圖像。二是無線通信:每個加壓泵站與調(diào)度中心之間通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信,調(diào)度中心、泵站監(jiān)控中心、各職能部門之間通過局域網(wǎng)通信,該通信平臺不能傳輸連續(xù)圖像。
加壓泵站管理人員可以在供水公司的泵站監(jiān)控中心遠程監(jiān)測站內(nèi)清水池水位或進站壓力、加壓泵組工作狀態(tài)、出站流量、出站壓力等;支持水泵啟動設(shè)備手動控制、自動控制、遠程控制加壓泵組的啟停;光纖通信時,可以圖像監(jiān)視站內(nèi)全景及重要工位,實現(xiàn)泵站無人值守。
一體化污水提升泵站是一體的嗎?應(yīng)該有好幾種設(shè)備吧
對的
電源線是可以共用的,但數(shù)據(jù)線必須一個探頭一條線直通監(jiān)控室。
泵站監(jiān)控系統(tǒng)主要由調(diào)度中心、泵站監(jiān)控中心、通信平臺、泵站遠程測控終端、計量測量及攝像設(shè)備組成。
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為滿足生產(chǎn)調(diào)度的需要及保證供水安全,加壓泵站完善的控制功能及通暢、可靠的數(shù)據(jù)傳輸是首要解決的問題。通過硬件整合及軟件編程,將原本分散的水泵、閥門、通信控制系統(tǒng)集中控制,實現(xiàn)聯(lián)動操作。從無線電臺通信到光纖通信方式的轉(zhuǎn)變不僅保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和有效性,而且避免了設(shè)備被雷擊的風險。改造后的控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)集中控制,容易排除故障,操作界面簡單且開放性好,可為工作人員實現(xiàn)科學調(diào)度提供更加有效的管理平臺。
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本文主要介紹了Quantum PLC在泵站監(jiān)控系統(tǒng)升級改造中的應(yīng)用。結(jié)合Quantum PLC在深圳東部供水水源工程供水調(diào)度自動化系統(tǒng)中,永湖泵站的應(yīng)用實例來分析舊計算機監(jiān)控系統(tǒng)在升級改造中的具體操作,同時也對升級改造過程中的具體問題進行分析和處理。
1系統(tǒng)功能
泵站監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)測、監(jiān)視、控制、存儲等。
①監(jiān)測
系統(tǒng)應(yīng)對供電、溫度、水泵、管道壓力、機組運行狀態(tài)、保護、前池水位、管道流量進行監(jiān)測。
②監(jiān)視
視頻監(jiān)視系統(tǒng)為獨立系統(tǒng),通過軟件技術(shù)在現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)軟件界面實現(xiàn)對前池、泵房、控制室和值班室的圖像監(jiān)視。
③控制
可以控制泵站機組啟停,閘閥開閉,泵站輔助設(shè)備如排水泵、抽真空系統(tǒng)、風機等的控制;直流系統(tǒng)、調(diào)頻設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制;冷卻風機的自動啟停等。
水泵機組的控制有三種控制模式:現(xiàn)地手動、現(xiàn)地自動和遠程自動控制。
④存儲
現(xiàn)地泵站系統(tǒng)在本地存儲實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
泵站監(jiān)控系統(tǒng)可以采用RTU或PLC為核心構(gòu)建各現(xiàn)地監(jiān)控單元。鑒于本系統(tǒng)監(jiān)測項目多、控制可靠性要求高、數(shù)據(jù)存儲容量大等特點,本報告擬采用PLC作為現(xiàn)地核心部件。
由于現(xiàn)地泵站前池水位、出水流量、管道壓力等采集點和泵房、控制室、監(jiān)控室相距較近,因此采用集中監(jiān)測控制的原則。
現(xiàn)地泵站系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)詳下圖
現(xiàn)地泵站系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是:采集設(shè)備通過各自電纜線連接PLC,由PLC接入現(xiàn)地局域網(wǎng),組成泵站現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)。
接入PLC I/O模塊的監(jiān)測設(shè)備和信號有水位計、管道壓力計、流量計、電量、機械振動、竄動、溫度傳感器及水泵機組和控制電路的各類狀態(tài)信息。
現(xiàn)地泵站交換機、 PLC主控制器、I/O模塊、電源模塊等均安裝在控制柜內(nèi),觸摸屏安裝在控制柜面板上,工控機和控制柜安裝在現(xiàn)地監(jiān)控室。 工控機和PLC主控制器通過交換機接入以太網(wǎng)。前池水位、管道壓力、管道流量、溫度、電量、等公共信息和水泵機組的機械振動、竄動、各類狀態(tài)信息接入I/O模塊。
現(xiàn)地泵站工控機的監(jiān)控軟件屬于遠程監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容。
3泵站控制模式
①現(xiàn)地手動:指通過現(xiàn)地控制柜的控制按鈕控制水泵的啟停和流量控制,現(xiàn)地手動必須先將控制屏上的“自動/手動”開關(guān)至于“手動”位置。手動控制方式是在脫離PLC情況下的控制模式,僅在PLC故障或檢修情況下使用。
②現(xiàn)地自動控制:指現(xiàn)地控制屏上的“自動/手動”開關(guān)至于“自動”位置時,通過現(xiàn)地監(jiān)控室的監(jiān)控機或觸摸屏對水泵的啟停和流量控制。
③遠程自動控制:指控制中心對水泵的控制。
現(xiàn)地自動控制和遠程自動控制為在PLC支持下的控制方式,屬常規(guī)控制模式。
4現(xiàn)地測控單元
①水泵機組控制電路方案
1)主回路
各泵站每個水泵機組的主回路相對獨立,通過控制一組啟動設(shè)備——電動開關(guān)或交流接觸器使水泵的電動機啟動或停止。根據(jù)泵前池的水位高低,通過自動切換(啟動或停止)水泵機組的個數(shù)來實現(xiàn)出水流量的粗調(diào)節(jié)。每個泵站設(shè)一組水泵機組用來實現(xiàn)出水流量的微量調(diào)節(jié),該機組采用模擬量控制電動機的變頻調(diào)速實現(xiàn)出水流量的細微控制。電氣回路設(shè)過負荷保護、反時限過電流保護、零序電流保護、低電壓保護、逆功率保護等。泵前池水位、管道壓力、流量、調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速、振動、竄動等各種電量和非電量信息通過電纜傳送到PLC主控單元。主回路電流和電壓量的采集,通過電流變送器和電壓變送器把采集到的電流和電壓轉(zhuǎn)換成4~20mA的模擬量送至PLC,可實現(xiàn)水泵機組運行時電流、電壓的遠方監(jiān)視?,F(xiàn)地監(jiān)視采用觸摸屏,主回路控制設(shè)備均安裝在水泵機組控制柜內(nèi)。
2)控制回路
控制回路是以PLC為核心構(gòu)成的回路,I/O單元的開關(guān)量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊及相關(guān)外圍設(shè)備電路布置于泵站監(jiān)控室。
在泵站監(jiān)控室應(yīng)配備穩(wěn)壓電源和在線式UPS電源,UPS電源由泵站交流電源供電,輸出端向工控機、以太網(wǎng)交換機、PLC和其它重要負荷供電。
由于PLC的I/O模塊及其它控制設(shè)備安裝在監(jiān)控室內(nèi),氣候及環(huán)境條件較差,故應(yīng)在PLC控制柜內(nèi)設(shè)置溫度傳感器,可根據(jù)現(xiàn)場條件自動啟動加熱和通風、散熱設(shè)備,以免柜內(nèi)電氣設(shè)備影響性能和造成損壞。
為確保泵站現(xiàn)地控制的可靠性,作為PLC事故情況下的應(yīng)急備用,每臺水泵機組設(shè)置一套繼電器硬接線邏輯的常規(guī)控制回路,以保證當PLC事故退出時能夠可靠控制水泵機組的運行。
②監(jiān)測信息
監(jiān)測的主要信息如下:
1)電量信息:泵站的總電流、電壓、機組運行電流以及電源頻率、轉(zhuǎn)速、功率、功率因數(shù)、電量等。
2)非電量信息:泵站進水源前池水位;泵站總流量。另外,水泵出水壓力、振動、竄動等。
3)溫度信息:機組中水泵、電動機軸瓦溫度、電動機鐵芯溫度或繞組溫度、軸承溫度、環(huán)境溫度等。
4)狀態(tài)量信息:機組運行、停機、檢修狀態(tài),各閘閥的開、閉狀態(tài),刀閘的分合狀態(tài),泵站輔機設(shè)備的工作狀態(tài);主變壓器、饋路的投運、退出狀態(tài),保護信號裝置的正常與動作狀態(tài)等。
③安全防護
保護系統(tǒng)的保護對象有:泵站用變壓器、每臺機組的電動機。電動機所接的母線分段時設(shè)置母線聯(lián)絡(luò)線保護。
本章只包含保護信息的采集、上傳和繼電保護動作,機電保護設(shè)施在相應(yīng)章節(jié)中給出。
5水位監(jiān)測
泵站的水泵開啟臺數(shù),調(diào)頻水泵機組的輸水大小,取決于水泵進水源水位高低。因此水泵進水源水池的水位是系統(tǒng)的重要監(jiān)測對象。
水泵前池距監(jiān)控機房較近,水位傳感器通過電纜接入PLC主控制器,實現(xiàn)水位數(shù)據(jù)的上傳,同時PLC主控制器控制觸摸屏,實現(xiàn)前池水位數(shù)據(jù)的顯示。
6流量監(jiān)測
系統(tǒng)通過準確的流量監(jiān)測,實現(xiàn)用水量的計量和水泵輸水的自動控制。流量監(jiān)測方案有兩種。
方案一:對泵站的每個水泵出水口安裝管道流量計,進行精確測量。
方案二:對各個水泵的出水總管道安裝管道流量計,測量泵站的輸水總量。
本著經(jīng)濟適用的原則,本系統(tǒng)擬用第二種方案。
水泵的出水總管道距監(jiān)控機房較近,管道流量計通過電纜接入PLC主控制器,實現(xiàn)管道流量數(shù)據(jù)的上傳,同時PLC主控制器控制觸摸屏,實現(xiàn)泵站出水流量的顯示。
7主要設(shè)備選型和技術(shù)要求
①PLC
1)PLC應(yīng)選用具有成熟技術(shù)的國內(nèi)知名品牌的中高端PLC;
2)PLC本機內(nèi)存儲容量大于等于2Mb,并可根據(jù)實際需要配置相應(yīng)的外部擴展存儲卡,配置輸入/輸出(I/O)容量和內(nèi)存容量時,需保留30%的裕量(每個泵站各類I/O容量應(yīng)有30%的裕量);
3)PLC應(yīng)具有模塊化結(jié)構(gòu),所有模塊應(yīng)是成熟應(yīng)用的標準化模件(包括CPU、通訊模塊及各類I/O模塊等),可帶電插拔。模塊的平均無故障間隔時間(MTBF)≥10萬小時,所有模板均通過權(quán)威機構(gòu)的安全認證,包括:UL、CSA、CE等;
4)PLC的外部供電電源為單相交流220V±15%,50Hz±2%電源;
5)通訊協(xié)議符合工業(yè)以太網(wǎng)GB系列標準;
6)PLC具有高可靠性,能在無空調(diào)、無凈化設(shè)備、無專門屏蔽措施的泵房正常工作;
7)PLC的I/O模塊應(yīng)有光電隔離和濾波措施,有LED指示狀態(tài)。
8)PLC各模塊應(yīng)為同一品牌,I/O站必須采用和CPU對應(yīng)的同等級、同系列的模塊;
9)PLC配置以太網(wǎng)接口,通過以太網(wǎng)交換機與遠程監(jiān)控站通信,內(nèi)置Web Server功能,接口類型支持雙絞線RJ45及光纖接口。
②水位計
水位測量采用的傳感器主要有浮子式、超聲波式、雷達式、電子水尺和壓力投入式幾種。
通過對5種水位測量傳感器比較,其中電子水尺較其它的類型具有一下優(yōu)點:技術(shù)先進,可靠性高;測量精度高,無機械傳動部分,壽命長;RS-485輸出,抗干擾強;可直接安裝在水泵進水源前池壁上,維護簡單。
結(jié)合本工程的實際情況,在本系統(tǒng)建設(shè)過程中建議采用電子水尺。
③管道流量計
現(xiàn)應(yīng)用較多的管道流量儀表有差壓式流量計、浮子流量計、容積式流量計、渦輪流量計、電磁流量計、渦街流量計及超聲波流量計等幾大類。
通過對以上列舉的7種流量計的比較,超聲波管道流量計比其它類型的流量計具有安裝簡單、無壓力損失、流量范圍大、性價比高的優(yōu)點,且測量精度和抗干擾能力滿足系統(tǒng)要求等優(yōu)點,結(jié)合本工程的實際情況,在本系統(tǒng)建設(shè)過程中建議采用超聲波管道流量計。
④柜體
為控制溫度,所有裝有電氣控制和開關(guān)設(shè)備的盤、柜內(nèi)應(yīng)裝有電加熱和通風、散熱裝置。加熱器的放置應(yīng)確??諝庋h(huán)流暢,加熱器額定電壓應(yīng)為單相交流220V,并帶有溫度控制的溫控開關(guān),并在過熱狀態(tài)時不會損壞設(shè)備,溫度控制應(yīng)具有自動和手動控制二種方式。
8監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)配置方案
由于不同泵站水泵機組的個數(shù)不同,其設(shè)備配置也不盡相同,以下為現(xiàn)地泵站設(shè)備配置方案。
1)穩(wěn)壓器一臺;
2)不間斷電源UPS一臺;
3)配置工控機一臺;
4)水泵機組功率大于100kw的泵站,每臺水泵機組配置1套PLC,公共設(shè)備和信息輸入共用1套PLC;水泵機組功率小于100kw的泵站,每2臺水泵機組配置1套PLC,公共設(shè)備和信息輸入共用1套PLC;如果功率小于100kw水泵機組不足2臺,公共設(shè)備和信息輸入與該機組共用1套PLC。PLC包含電源模塊、CPU、以太網(wǎng)模塊、I/O通信模塊和其它擴展模塊。
5)水泵機組的每套PLC配置1套控制柜;控制柜安裝PLC、控制回路、溫度傳感器、聲光報警裝置等控制、保護和觸摸屏等器件。
6)每個泵站配置一個水位計;
7)泵站的每個輸水管道配置一個管道壓力計;
8)泵站的每個輸水管道配置一個管道流量計;
9)變頻調(diào)速的水泵機組配置一個轉(zhuǎn)速計;
10)安裝材料及輔材:穿線鋼管;安裝輔材;纜線等。
電機主回路中自動開關(guān)、接觸器、斷路器、熱繼電器、互感器、電流/電壓表等在水泵機組基礎(chǔ)建設(shè)中配置。
泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通信平臺、泵站遠程測控終端、計量測量及攝像設(shè)備組成。
項目1自動門開關(guān)控制
項目2生產(chǎn)線自動控制
項目3復(fù)卷機控制
項目4恒液位控制
項目5封口包裝機裝置
項目6泵站監(jiān)控系統(tǒng)2100433B