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    基于紫金桥组态软件在无线传输的供水自动化控制系统方案———基于紫金桥组态软件在无线传输的供水自动化控制系统方案

    2012-04-09 紫金桥软件技术有限公司

    某水厂按功能分为两部分,一部分是水源地;另一部分是水厂区,二者距离 2000m.水源地的任务是通过15台深井泵对水厂区的蓄水池进行供水;而水厂区的任务是对水池的水进行消毒处理,达标后,通过加压泵向市区管路进行恒压供水。

    该厂有15口水源井(不含后期扩容井)及1 个水厂,水源井潜水泵电动机容量为××KW,配水厂内有配水泵房×座、清水池×座、变电站×个、加氯间×座,配水泵房内有×台配水泵,其中×台为变频调速泵,×台工频泵,加氯间有×台加氯机,另外配水管网设有×个远端压力测量点。

    为了充分、合理和科学地利用及调配水资源,提高工作效率;同时考虑到此项目中的水源地与水厂调度中心有一定的距离(2 km),采用主、从站PLC+数传电台的数据传输方式,并以此为基础搭建整个自来水厂的监控系统。

    同时针对水厂制供水过程的特点和对控制系统的功能要求,并根据该厂的具体情况,决定采用西门子的S7-200和300系列PLC完成整个系统的现场数据检测、数据处理及计量以及水源地现场数据的采集与深井泵的控制.上位机软件采用紫金桥软件技术公司的紫金桥组态软件6.5,它具有设计起点高、适应性强,应用面广的特点,已经在国家“九五”项目、国家“863”计划、CIMS示范工程中发挥了 重要作用.软件的安全性、稳定性和 先进性都达到或超过了国内外同类软件的水平.价格与国内外同类软件相比更是有绝对的优势,目前已经广泛应用于供水、石化、炼油、冶金、电力、化工、汽车、环保、时政、交通、智能楼宇、水利等诸多行业。

    水厂对控制系统的要求:
    1、分散性
    此水厂最大的特点是地域分散.水源地距离厂区2公里,同时各取水井之间相距500米以上,此外还要考虑到供水管网的各取压点,这样就造成整个系统I/O点分散,因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系统.此外,控制功能也具有分散性,如各配水泵、水源井能分别地,互不影响地进行起动或停止控制。

    2、小型化、集成化
    以水源井为例,泵房内通常只有一口井,对一台泵的控制点数很少,对于管网测压点也很少.因此为了降低系统造价,控制系统需要小型化、低成本同时性能稳定的PLC控制器.我们选用西门子的S7-200系列,它可以充分满足工程的需要。

    3、集中监控
    为了节省人力,降低吨水成本,水源井常常是无人值守,操作人需要在主控室对整个水厂管网、取水泵站进行集中监控。

    4、自适应性
    水源井泵房内环境温度一年四季变化很大,对于北方地区更是如此,此外供水量随着季节和白天、夜晚有很大变化,控制系统应能适应环境和供水量的变化,保持稳定供水。

    5、可扩展性
    系统应采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品,并考虑一定的余量,为将来水厂的扩建及系统的变更打下基础。
    系统构成:
    ·控制系统硬件
    在控制系统中,用于各水源井泵站及配水泵房监控的PLC采用西门子的S7-200系列(具体视点数规模而定),主控室PLC采用西门子的S7-300系列,各泵房的变频器、配电柜、传感器仪表不在此方案列举.主控室操作站计算机选用P4工控无线通讯电台采用美国MDS公司数字电台MDS 2710.
      
    ·控制系统监控组态软件
    水厂的人机监控系统由位于水厂主控室的两套装有E尔组态软件的计算机操作站(一用一备)组成.同时可以在厂内各控制室、站或办公室安装客户端,进行远程、分布式监控.操作站安装Windows2000操作系统作为E尔运行平台.它可以提供监视、控制及数据采集等全部功能,是一个使用方便、可扩展性强、监控性能高的监控组态软件.具有以下特点
    1.网络化体系结构
    2.高效性:具体体现在采集速度10ms以下、历史精度为1ms、画面刷新小于100ms、网络通信延迟小于10ms
    3.独有的画面导航树功能
    4.组件式结构,易于为用户定制开发
    5.适用于大规模网络化应用
    6.单机版便宜,网络版客户端价格低
    7.功能分层,可以在点一级、数据库脚本、画面脚本三个层面上实现你的计算式逻辑,前两级计算可被多个用户共享,后一级可以实现客户端特有逻辑(一般用于画面)

    通过组态可以方便地由主站PLC中获取整个监控系统的状态参数及运行数据。可以实时监测水厂及水源地的各个现场数据、报警状态;显示与打印电流、压力及流量等各种曲线及报表,并将数据存入实时数据库中。此外,通过E尔强大的绘图功能,可以使界面更友好、生动,且操作方便.通过人机交互,可以方便地控制整个系统的运行。

    3.通讯
    主、从站PLC的通信主要是完成水源地深井泵的控制及现场数据的采集。由于水源与水厂有一定的距离(2KM),采用无线数传电台进行数据传输具有费用较低、组网方便、数据量大、实时性要求高、覆盖范围在50公里以内建专网方式合算且不受制于人,十分适合城市供水的控制要求。
    控制系统功能
    1.就地和远程控制方式.各配水泵、输水泵通过电气控制柜上的选择开关,可以选择就地控制方式和远程控制方式。远程控制是通过主控室计算机操作站由主站PLC控制泵启停,就地控制是用控制柜或现场操作箱上的按钮控制泵的启停。当PLC处于编程状态或出现故障时可以采用就在控制方式。就地和远程控制方式相互切换不会影响同时到泵的运行。

    2.互为备用.在控制系统的功能设计上,各配水泵、输水泵都具有独立的控制功能互为备用,相互之间既可以在自动控制方式下实现任意组合联锁控制,也可以地手动控制方式下独立控制。同时中控室的两台操作站具有同等的功能且互为热备,当一台出现故障时也不会影响水厂的操作。

    3. 出水压力自动设定
    配水管网的压力损失大小随着供水量的变化而不同,供水量越大压力损失也越大。力了达到既满足用户对水压稳定的要求又能实现节能降耗的目标,根据出水量、出水压力及各测压点压力测量值,采用模糊控制的方法对出水压力进行自动设定。

    4. 丰富的画面显示功能
    在主控室计算机操作站显示的监控画面有工艺流程主画面、工艺流程分画面、高低压供电监控画面、设备操作画面、趋势图、调用菜单画面、报警画面、报表画面、防盗报警画面。操作人员通过调用这些画面可以全面地了解水厂的运行情况,并且很方便地对设备操作。

    5. 故障诊断与报警处理功能
    在各设备的操作画面中都列出其起动条件状态,如:上电情况、通讯状态、故障状态、就地/远程状态、热继状态等.记录报警发生时的有关信息,如:故障标签名称、报警信息、故障报警时间、确认报警时间等,并对报警信息进行管理。

    6. 报表功能
    本系统输出的报表有以下若干种,如输水工艺参数日报表、配水工艺参数日报表、输水工艺参数月报表、配水工艺参数月报表、水厂工艺参数年报表等等。

    7. 远程监控功能
    采用基于C/S(客户/服务器)架构的组态软件E尔3.6,可以实现了对水厂的远程监控。操作人员可在中央控制室对生产过程进行监控,同时公司经理、厂长、工程师也可以在办公室甚至家里监控水厂的运行情况。

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