污水泵站自动化控制系统应用

污水泵站自动化控制系统应用

【摘要】介绍台州市路桥污水处理有限公司污水泵站自动化系统的建设应用，通过自动化控制系统，进一步降低了运行的人工成本，提高了泵站的管理水平，有效确保了排水安全。

【关键词】自动化控制；PLC；视频监控；防雷接地

1 项目简介

泵站作为污水处理工程的主要设施，担负着城市排水防涝的重要任务。泵站控制系统的自动化监控和管理具有重要意义，能达到减员增效和提高管理水平的目的，易控应用于某泵站自动化监控系统实现了对雨水泵房和污水泵房的自动化监测和控制。

泵站建立独立的功能完善的就地自动化控制系统，建立集中监测和控制室，实现泵站的自动化运行控制。泵站内各种设备的运行均由泵站就地控制系统直接控制，泵站就地控制系统是根据液位等泵站运行工况来进行控制的。泵站接收中央监控系统的调控指令。

台州市路桥污水处理有限公司泵站综合管理自动化控制系统工程包括7座泵站自动化监测与控制系统与视频监控系统，各泵站与中控上位机之间的通信网络采用通用的VPN网络。

2 自动化控制系统

2.1 控制网络

按集中管理、分散控制的模式，整个控制系统设计由二级网络三个层次组成。二级网络分别为：监控管理级、现场控制级。三层网络层次分别为：管理信息层，VPN网络层和现场总线控制层。

2.1.1 二级通讯网络：

第一级为监控管理级：中央控制站至管理系统系统星形拓扑结构的星型以太网；

第二级为现场控制级：现场控制站至中央控制站总线拓扑结构的虚拟VPN。

2.1.2 三个层次：

第一层为管理信息层，采用星型管理以太网，保证自动控制系统生产过程信息与其他系统的交互，实现信息资源的共享。

第二层为虚拟VPN网络层，即中控室与各现场集散控制系统站间采用VPN 进行数据传输，保证信息交互的高吞吐。

第三层为现场总线控制层，即现场控制站与现场控制设备的通讯，采用国际上认可的现场总线组网（MODBUS），保证现场信息采集的实时可靠和控制指令下发的实时性、确定性。

各污水泵站与监控中心（监控中心在4号泵站，4号泵站链接无需VPN网络）采用VPN方式进行通讯，该种通讯方式具有速度快、通讯稳定的特点。通过VPN 可以以模拟点对点专用链接的方式通过公共网络在泵站与监控中心之间发送数据。

VPN 即虚拟专用网，是通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。通常，VPN 是对企业内部网的扩展，通过它可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。

2.2 控制模式

设备设中控室、现场控制单元、就地控制三级控制模式。

中央控制由中央控制室完成，具有最低的控制优先级；现场控制单元控制由各个PLC控制站完成；就地控制则在设备或仪表的现场控制箱、按钮箱、变送器等上操作完成，具有最高的控制优先级。

三级控制方式：

（1）手动控制：就地控制柜箱上的按钮操作，实现对机电设备的启/停操作。

（2）远程控制：操作人员通过中控室监控计算机的鼠标或键盘控制现场机电设备的启/停操作。

（3）自动控制：现场设备的运行，完全由PLC控制器根据程序和现场工况及数据，自动完成对设备的启停操作和调节控制，而不需人工干预。

三级控制功能：

（1）现场控制单元级、泵站中控室级均设有“手动/自动”两种控制方式，就地控制级设有“就地/遥控”两种方式。

（2）现场控制单元与中控室控制优先权，以“申请优先”的方式，通过程序确定，为无扰动切换。

（3）对带通讯接口的第三方产品，信号采集按通讯方式，设备控制通过I/O 接点方式。

（4）当中控室监控设备发生故障，不影响泵站的运行，操作人员可通过各现场PLC站按预先设置的运行模式来监控泵站的运行。

（5）当现场PLC站发生故障时，可通过就地控制级上的“就地/遥控”选择开关切换实现就地手动操作。

（6）当厂级数据通讯网络出现故障时，各现场PLC站可独立完成本站的监控任务。

2.3 主要设备测控设计

（1）格栅自动控制

回转格栅清污机自动控制采用时间控制和水位控制。1时间控制：根据所设定的时间，控制格栅进开停。2、液位控制：根据所设定的液位值，控制格栅开停。格栅启动时，先启动螺旋输送机和螺旋栅压榨机，格栅停止后延迟一段时间再停螺旋输送机和螺旋栅压榨机。任何一台格栅启动时，均启螺旋输送机和螺旋栅压榨机。通过监控管理系统可以设定水位值，格栅运行、停止的周期

（2）潜污泵自动控制

潜污泵自动控制是通过水位测量仪检测水位值，当水位升高时，控制潜污泵依次逐台启动，水泵的启动顺序按累计的潜污泵运行时间从小到大排列。当水位降低时，控制水泵依次逐台停止，顺序与之相反。同时自动累积潜污泵运行时间，实现水泵的自动轮值，保证潜污泵总是处在最佳运行状态。

应当可对潜污泵进行编组，未进入编组的潜污泵不参加运行。通过监控管理系统可以设定水位值。控制程序应根据本泵站及相关泵站设定的水位值控制潜污泵启停和变频运行。潜污泵应当有干运行保护功能。当水位降低到干运转保护水位时，潜污泵全停。预警功能。当检测到潜污泵电流过大或过小时，应当报警，以预防潜污泵故障。效率评定功能。当检测到潜污泵电流与流量不一致时，应当报警，提示潜污泵是否空转。

3 视频监控系统

污水泵站作为城市的公用事业单位，它管理的好坏直接影响着人民的正常生活和污水厂的社会效益，为使污水泵站生产安全可靠的顺利进行和污水泵站自身的安全，因此建立一个现代化的闭路监控电视系统是十分必要的，它能监视污水泵站的生产区，观察生产工艺中的效果及意外事故的发生，以便即时采取措施进行补救，防患于未然，监视围墙，进行防偷防盗，保证污水泵站自身的安全可靠。路桥污水泵站自动化系统采用完全基于网络硬盘录像机的视频监控解决方案，前