泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
發(fā)布日期：2016-05-25 16:17 瀏覽次數(shù)：
根據(jù)天津市武清區(qū)市政排水所的規(guī)模及工藝要求，結(jié)合多年來我司在市政雨水泵站行業(yè)及多個泵站建設(shè)的成熟技術(shù)和豐富經(jīng)驗，康卓科技設(shè)計使用HMI+PC系統(tǒng)為本次項目的自動化系統(tǒng)構(gòu)成，再通過和其他各種外設(shè)的連接，從而實現(xiàn)對整體排水工藝的全過程自動化控制系統(tǒng)，并按照預(yù)定的程序?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)全方位的控制以及信號的采集和傳輸。企業(yè)出于減員增效的目的，泵站的設(shè)計目標(biāo)是無人（或少人）值守。因此泵站必須有一套強大而穩(wěn)定的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，使得較少的人力投入就可以完成整個生產(chǎn)過程的監(jiān)控，確保泵站設(shè)備運行的安全、保證原水供應(yīng)的不間斷。
由于泵站的設(shè)計定位是無人（少人）值守，所以泵站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)必須具有以下的幾點特性：
1、高穩(wěn)定性和易維護性
泵站是全年365天24小時不間斷工作的泵站，所以自動化監(jiān)控系統(tǒng)必須具有極高的穩(wěn)定性，才能給予生產(chǎn)活動有力保障。同時出于企業(yè)效益的考慮，系統(tǒng)還須具有維護簡便和維護周期長的特性，這樣可以減少后期人力成本的投入。
2、高度的自動化程度
由于泵站不配或只配少量的工作人員，要完成泵站內(nèi)數(shù)量、種類眾多的生產(chǎn)設(shè)備操作幾乎不可能。這時如果依靠自動化控制系統(tǒng)就可以實現(xiàn)簡便快捷的設(shè)備操作，甚至可以實現(xiàn)遠程的設(shè)備操控。
3、完善的報警機制
自動化監(jiān)控系統(tǒng)必須具有完善的報警機制，可以讓工作人員先進時間獲悉問題并按照相應(yīng)的預(yù)定流程去解決問題。
4、數(shù)據(jù)的可靠傳輸
泵站的安全運行至關(guān)重要，實時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測是保障安全運行的有效手段。將數(shù)據(jù)及時準(zhǔn)確傳輸至上級管理單位以及原水調(diào)度中心，可以保證原水管網(wǎng)整體調(diào)度的安全性。同時也等于多了兩雙眼睛同時在關(guān)注武清泵站的生產(chǎn)活動，大大提高了及時發(fā)現(xiàn)問題的概率。
武清泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)完全滿足了以上幾點需求：
4.1泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)
自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的下位機選用了AB品牌的ControlLogix系列PLC，采用了雙CPU雙網(wǎng)絡(luò)冗余架構(gòu)。采集設(shè)備信號的I/O機架通過冗余的controlnet網(wǎng)絡(luò)與冗余的主、副CPU機架相連接，而主、副CPU機架分別通過以太網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)交換機。當(dāng)主CPU出現(xiàn)故障時，副CPU通過連接兩機架之間的通訊光跳線獲得訊息，立即接替主CPU的工作職責(zé)。故障的CPU排除問題后，自動變?yōu)楦盋PU工作。這種架構(gòu)實現(xiàn)了真正意義上的控制器無擾動切換，具有很高的可靠性。
controlLogix系列的PLC采用了模塊化的設(shè)計，友善的編程環(huán)境，易于學(xué)習(xí)、使用，使得維護工作的難度大大的降低。
自動化監(jiān)控系統(tǒng)的上位機選用了安裝Intouch軟件的PC。上位機有兩臺PC，1臺作為工程師站、1臺作為操作員站。工程師站安裝Intouch的開發(fā)版本，可以進行人機交互界面的開發(fā)與修改并具有程序的運行功能。操作員站安裝Intouch的運行版本，只具有程序運行功能。兩臺上位機互為冗余，獨立運行，各自通過網(wǎng)絡(luò)交換機向下位機ControlLogix PLC讀取數(shù)據(jù)。兩臺上位機的同時使用大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4.2泵站監(jiān)控系統(tǒng)的功能
武清泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的兩大功能：設(shè)備的控制與數(shù)據(jù)的處理。
4.2.1設(shè)備的控制
泵站主要設(shè)備如下：10kV變配電設(shè)備，400V變配電設(shè)備，水泵變頻器，水泵軟啟動，出口液控閥等。
設(shè)備的控制分為兩層：就地層與遠控層。就地層就是在設(shè)備本身的控制面版上進行操作，具有較高的優(yōu)先級別。遠控層就是在計算機上實現(xiàn)設(shè)備的控制。就地與遠控的選擇切換通過設(shè)備上的選擇按鈕來實現(xiàn)。
武清泵站是按無人（少人）值守標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的泵站，泵組的開停可以在計算機端通過輕點鼠標(biāo)而實現(xiàn)一步化的操作。原先需要在400V變配電設(shè)備、變頻器、出口液控閥等三處地方安排三個工作人員來完成的開停泵操作，現(xiàn)在只需一個工作人員坐在電腦前就可以完成。工作人員通過計算機操作，將控制指令發(fā)往PLC，PLC按照預(yù)定的操作流程去控制相應(yīng)設(shè)備，設(shè)備之間按照一定的順序聯(lián)動運行，此種操作方式無論在效率和準(zhǔn)確性上都大大超越了人工就地控制的方式。而且根據(jù)不同的權(quán)限授予，工作人員除了可以在泵站內(nèi)的操作站，還可以在上級管理單位的操作站上對泵站內(nèi)設(shè)備進行控制，從而實現(xiàn)泵站真正的無人值守。
4.2.2數(shù)據(jù)的采集與處理
武清泵站監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)眾多，主要分為以下幾類：
（1）生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)包括壓力、流量、水質(zhì)等。
（2）電氣數(shù)據(jù)包括電壓、電流、功率、開關(guān)位置等。
?。?）設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括變頻器開停故障狀態(tài)，閥門開閉狀態(tài)，水泵轉(zhuǎn)速與水泵故障等。
（4）設(shè)備健康狀態(tài)數(shù)據(jù)包括水泵、電機的溫度與振動數(shù)據(jù)等。
由于數(shù)據(jù)量大，少量的工作人員無法同時兼顧這些數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)必須具有完善的報警機制，將關(guān)鍵信息先進時間呈現(xiàn)給工作人員。系統(tǒng)必須對采集到的數(shù)據(jù)進行判斷處理，除了數(shù)據(jù)本身還應(yīng)該將可能的故障提示給工作人員。比如系統(tǒng)對泵站的出口壓力進行數(shù)值的判斷，根據(jù)預(yù)設(shè)定值，進行壓力過低或過高的警報提示。又如系統(tǒng)對泵站的振動頻譜進行分析判斷，根據(jù)相關(guān)的國標(biāo)，提示水泵可能存在的故障，或提醒工作人員設(shè)備老化的趨勢。
5、總結(jié)
武清泵站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有很高的可靠性與穩(wěn)定性，同時又能幫助本地或遠程的工作人員迅速準(zhǔn)確的掌握泵站的各類突發(fā)情況，而系統(tǒng)維護又非常簡便。以自動化監(jiān)控系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，配以視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子圍欄系統(tǒng)、智能巡更系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、外來人員管理系統(tǒng)、燈光語音警示系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)，武清泵站現(xiàn)在已經(jīng)穩(wěn)定的實現(xiàn)少人值守運作，并有能力實現(xiàn)無人值守的運作方式。
武清泵站的實際例子可以證明，完善的自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以使得企業(yè)的生產(chǎn)活動變得輕松又安全，不僅兼顧了企業(yè)的減員增效目的。而且滿足了企業(yè)安全生產(chǎn)的要求。
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