水务集团无人值守泵站自动化控制系统概述

自上世纪70年代自动化技术开始在泵站工程应用以来,其技术水平在不断地提高,应用范围也在不断地扩大,发展到今天,泵站自动化技术和自动化控制系统已初具规模,并逐步向一体化、智能化方向发展。一、泵站自动化技术改造目的宜兴水务集团由氿滨水厂和大贤岭水厂两个水厂以横山水库为水源向全市人民供水，分为东线和西线。为了实现可靠、连续、优质供水，宜兴水务集团下设了东山泵站、新庄泵站、都山泵站、杨巷泵站、洋溪泵站、高塍泵站等16个泵站，保证水压和水质。为对这16个泵站进行更合理有效地维护，同时可以更好地提高泵站的效率，减少站内工作人员的工作强度，在集团相关部门经过一系列充分的讨论工作后，决定将泵站改造为无人值守泵站。通过对泵站的有序控制，将泵站运行的泵机设备、清水库水位、压力、流量、浊度仪、余氯仪等实时信息采集到调度指挥中心，进行远程监视和控制，并在局域网内计算机上可通过WEB浏览数据，使调度人员对泵站操作情况做到有的放矢，在全集团范围实现供水大生产和大调度的目的。二、泵站自动化技术改造思路1、无人值守泵站自控系统的组成整个系统分两部分，一部分为远程控制系统：由PLC 主控模块，电源模块，开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块、现场仪表、其他辅助设备以及监控工业组态软件组成；一部分为远程监视系统：由摄像头，硬盘录像机，液晶显示器和网络视频监控软件等组成；两部分组合为无人值守泵站自控系统，通过光纤在调度指挥中心实现监控泵站的情况和远程控制泵站的操作。自控系统的PLC选型AB公司的CompactLogix系列，编程软件为Rslogix5000，工控组态软件为Wonderware Intouch V10.0，系统以Rslinx2.55为OPC实现PLC和组态软件Intouch

V10.0之间的通讯，进行DDE动态数据交换。监视系统的摄像头选型和硬盘录像机皆选型国产海康威视的产品，设置IP地址后，通过上位机网络视频软件设置进行监视。泵站系统示意图如图1：图1

泵站系统示意图2、无人值守泵站自控系统的功能⑴数据的采集：通过PLC对各种参数进行采集，如电力参数AB相电压、BC相电压、功率因素、泵电流等；泵机参数如运行状态、过载状态、泵的启停等；水情况如水压、水位、流量等；水质监测参数如浊度仪、余氯仪等；⑵变频恒压供水：通过PLC的编程，对变频器进行控制，达到根据不同时间段设定供水压力变频恒压，无需人为干涉。⑶人机界面：通过各主要画面的切换可以在调度指挥中心很直观地反映各泵站的工作情况；⑷水位的控制：通过组态软件界面，可实时监测清水库的水位，当达到一定值时，可远程关闭清水库的进水阀门，打开自流阀门；⑸统计和计算：调度指挥中心可通过压力监测系统查询每天泵机组的运行时间、调压情况、进出水流量的统计等；⑹视频监控：在泵站的大门口、泵房、低配、清水池、道路等安装摄像头，接入硬盘录像机，在调度指挥中心可通过网络视频软件实时观察泵站的情况；3、泵站自动化技术改造后的控制方式泵站自动化技术改造前，不同泵站有不同的操作方式，极不统一。但基本都是由现场的操作工进行手动操作：有的泵站未做恒压变频控制系统，需要操作工不时地根据压力和流量情况手动调节变频器的频率，来达到调节压力的目的；有的泵站已做恒压变频控制系统，但也需要在不同的时间段通过触摸屏设置目标压力；有的泵站根本没有变频系统，只是简单地通过调节泵机前端的阀门开大关小来达到调节压力的目的；也有极少数的泵站，利用触摸屏和变频器用RS485协议通讯，设置在不同时间段进行不同压力的恒压控制。泵站自动化技术改造后，对泵站进行统一的模式的控制。在手动状态，通过电位器调节变频器的频率来达到调节供水压力。在远程状态，有两种模式，在远程手动状态，可以人为地在不同时间段内设置目标压力，以满足供水调度要求；在远程自动状态，则可以预先在工业组态软件上根据不同的时间段进行设置，泵站的泵机就可以根据不同时间段不同压力无需人为干预实现全自动运行。三、泵站自动化技术改造中碰到的问题和解决方法在无人值守泵站自动化技术改造中，主要碰到了几个实际的问题：⑴设备陈旧老化：有的泵站的设备年代已久，

泵机亟待维护和检修，泵机后端的水力调节阀等都已不能正常使用，需要更换，靠两端的手阀进行操作；有的电气柜内的元器件也已经需要改造更新；我们针对该情况对泵站的泵机进行了维护、保养和检修，对需要更换的元器件和阀门等进行了更换，将清水库前端的手阀和自流阀门改造为电动阀门，这样便于接入自控系统进行远控。⑵网络、通讯协议不统一：有的泵站虽有恒压变频控制系统，但供货厂家不一：触摸屏有国产的、有进口的；有的用西门子的S7-200的PLC做成恒压变频控制系统、有的用国产的控制器和触摸屏做成恒压控制系统、有的则是用变频器的功能直接做成恒压变频控制系统；有的是通过串口RS232通讯，有的是通过RS485通讯，有的则是通过Profibus通讯，这样通讯协议不一，给改造带来很大困难。我们针对该情况对电气部分进行了改造，改为统一的TCP/IP模式，不管是触摸屏PLC之间还是PLC和上位机之间都通过TCP/IP来通讯。原先泵站的进水流量、出水流量等通过GPRS上传，故障率高，传输速度也受限制，此次我们一并将流量、压力、液位等信号接入PLC，通过光纤来通讯，在调度指挥中心统一做DDE来上传，通过压力监控系统来观察数据。⑶调度员的操作技能和故障判断力有待提高：无人值守泵站自控系统由调度指挥中心调度员进行操作，一旦出现故障，调度员便无法对系统进行正确的故障判断，导致系统恢复时间拖延。我们针对此情况对调度员和自控维护人员都进行了系统的培训，包括如何判断网络故障、电气故障、软件故障等，防止在自控系统运行过程中一旦底层设备有故障时能及时地处理，尽快恢复正常操作。四、无人值守泵站运行效果及体会我们从2007年至2010年陆续地对泵站进行了自控系统的改造，分别为新庄泵站、东山泵站、杨巷泵站、都山泵站、洋溪泵站、高塍泵站等。在集团的调度指挥中心，可远程对泵站进行监视和控制，极大地减轻了泵站操作工的工作强度，真正做到了“少人值守,无人值班”的目标，更重要的是，无人值守泵站大大提高了泵站的经济效益和社会效益。无疑，我们对泵站的自动化技术改造是成功的，我们也将陆续对其他的泵站如屺亭泵站、万石泵站、钮家泵站、新建泵站等实行自动化技术的改造。同时，我们也感觉到，在泵站自动化水平达到一定层次的同时,还有许多不足和需要改进的地方,还有许多值得进一步研究和提高的空间,例如泵站自动化的规范、标准、自动控制系统和故障自诊断技术的结合等等。我们也将进一步提高泵站自动化监控技术水平和运行管理水平,进一步提高泵站的经济效益和社会效益。