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1、贵州六枝新华提水泵站自动控制系统解决方案SheiivuFenxl主坌贵州六枝新华提水泵站自动控制系统解决方案余兴林-周建桥:(1.昆明威士科技有限公司,云南昆明650051;2.昆明冶研新材料股份有限公司,云南昆明655000)摘要:简单概述了贵州六枝特区新华乡(龙场乡)高扬程提水泵站工程自动化控制系统解决方案.着重介绍控制系统方案的系统结构,硬件配置,功能及控制流程.该系统实现了泵站的自动控制,具有操作简便,可靠性高的特点,很多岗位可以实现无人操作,为泵站的无人值守或少人值守打下了基础.关键词:泵站;MODBUSTcP/IP;远程I/O;一拖二切换控制1概述贵州六枝特区新华乡(龙场乡)高扬程
2、提水试点工程位于六枝特区西北部,工程规模为III型工程,设计服务年限15年,采用集中式供水方式,年供水量94万m3,平均日供水量2579m3,高峰日供水量3353rn3,引水流量0.0506mVs,设计供水人口规模为38710人.主要建筑物由取水泵房,二级泵站,水处理厂,扬水工程,引裂隙水工程,供水主管线工程等部分组成.取水泵房取水泵2台,扬水出口总管上设有1台两段关闭式液控工作蝶阀.二级泵站加压水泵2台,扬水出口总管上设有1台两段关闭式液控工作蝶阀.取水泵房内设有1套投入式液位变送器,420mA模拟量输出.每台取水泵出水口设有流量开1只.均由取水泵房远程I/O站采集.二级泵站集水池设有1套投
3、入式液位变送器,42OmA模拟量输出:1套浮子式液位信号器(集水池水位过低,偏低,正常,过高开关量信号输出).每台加压水泵出水口设有流量开关1只,均由二级泵站内泵站现地控制单元LCU中PLC直接采集.水处理厂调节水池设有1套投入式液位变送器,42OmA模拟量输出;1套浮子式液位信号器(调节水池水位过低,偏低,正常,过高开关量信号输出),均由水处理厂远程I/O柜采集.2系统方案2.1系统架构泵站系统采用分散控制,集中管理结构,系统分为3层:(1)主控层:监控计算机;(2)控制层:PLC与远程智能I/0系统;(3)设备层:水泵,阀门,流量计,水位计等现场设备.主控层与控制层通讯网络为100Mbps
4、星形工业以太网,采用单模光纤通信介质,计算机各节点通过光缆接口连接,因为其抗干扰性强,通讯距离长,升级方便.采用MODBUSTCP/IP通讯协议.工业以太网交换机布置在水处理厂远程I/O柜内.主控层位于水处理厂的中控室内,利用组态王监控组态软件设计完成整个系统的图形界面,以及监控数据报表等.可对整个泵站的生产数据进行收集以及集中控制,设l台上位机(工程师站兼操作员站),以及相关打印机和不问断电源UPS.LCu中设计触摸屏,显示泵站所有设备的工作情况.控制层负责采集现场设备的数据,完成对各个现场泵站运行的自动监视与控制.LCU中包括控制机柜,Premium控制器,各种I/O模块,操作触摸屏等.L
5、CU通过MODBUSTcP/IP与监控计算机进行数据交换;通过以太网的I/Oscan模式与远程I/O站进行数据交换.远程I/0单元分散到工业现场的设备和仪表附近,这样不但大大削减了现场到I/O之间一一对应的信号电缆,节约了自控系统的安装费用,将信号受干扰的可能性降至最低,还使用户以后的维护,扩展十分方便.现场设备层位于系统的最底层,是整个系统的数据来源,由水泵,阀门,流量计,水位计等现场设备构成.这些设备通过24VDC开关量信号和42OmA模拟量信号与LCU的远程I/O站连接,把工艺参数,运行状态传输到LCU的PLC中,而PLC则实现对这些设备的控制.系统结构图如图1所示操作站单模光纤MODB
6、USTCP/IP以太flll器i/i凳6b豳二垂二二二亘:瑟夏亘二图1系统结构图2.2硬件配置操作员工作站采用联想公司生产的工作站,该工作站是高性能,多任务,多用户型工业微机工作站,带有各种存储器保护装置,有效防止和避免因电源或不正确操作造成信息丢失和改变.配置如下:(1)CPU:2IntelXeonE5404:(2)时钟频率:2.0GIz;(3)高速缓存:12MB;(4)内存:4GBDDRECC;(5)硬盘容量:1000GB:(6)光驱:DVD刻录机;(7)1台19寸工业级彩色液晶显示器,分辨率为1280l024像素,显示内存为1GB.液晶显示器有防暴,防眩光及防x线措施,正常工作及画面刷新
7、时图像显示稳定无闪烁.LCU柜布置在二级泵站,LCU柜内设置l套Premium系列TSXP571634M作为主控制器,实现与远程I/O和操作站通讯;设置1套ATS48软启动器实现对2台加压水泵的启停控制.取水泵房I/O站内设置1套TwDLcDE40DRF作为TSXP571634M控制器的取水泵房远程I/O;设置1套ATS48软启动器实现对2台取水水泵的启停控制.水处理厂远程I/O站内设置1套TWDLCDE40DRF作为TsXP57l634M控制器的水处理厂远程I/O.在LCU,取水泵房远程i/o站和水处理厂远程I/O站内各设置1套不间断电源UPS,断电持续时间1h,确保短时间停电后设备的正常运
8、转.2.3控制流程主机兼操作员站负责全厂各工况的集中控制,监视和管理,通过以太网和智能远程I/O站进行信息交换.能够对泵站所有设备进行远程的数据采集和运行参数设定.当所有设备处于”远方”控机电信息2011年第2l期总第303期159三坌堑shejiyuFent制模式下,能够对所有设备进行直接控制;当所有设备处于”现地”或”手动”模式下,远方控制功能被闭锁,只能由现地启动柜上的启停按钮对设备进行控制.采集水位的模拟量,开关量信号,均接入控制系统PLC(包括远程I/O),两者联合参与自动控制.2台水泵电机共设置1套ATS48软启动器,采用一拖二切换控制方式,如图2所示.发水处理厂调节水池水位过高报
9、警信号.当二级泵站集水池水位过低时自动停止所有加压水泵.工作加压水泵运行过程中出现故障时,则停止该台工作JJ1压水泵并启动备用加压水泵,并发该台加压水泵故障报警信号.级泵站加压水泵的故障应由PLC进行综合判断,包括:主回路空气断路器事故跳闸,或动力电源失电,或软启动器故障动作,启动命令发出后5s时间内未接收到运行反馈信号,或水泵运行时出水口无示流监测信号.加压水泵启动前扬水出口总管上液控工作蝶阀处于关闭状态图2一拖二控制方式(1)取水泵房水泵:2台取水泵,l台工作1台备用,在”远控(自动)”工况下其“主用”与”备用”由泵站现地控制单元中PLC自动轮换.当二级泵站集水池水位偏低且取水点水位不低于
10、最低取水水位时自动启动工作取水泵.当二级泵站集水池水位过低时发二级泵站集水池水位过低报警信号.当二级泵站集水池水位正常时自动停止所有取水泵.当二级泵站集水池水位过高时自动停止所有取水泵,并发二级泵站集水池水位过高报警信号.工作取水泵运行过程中出现故障时,则停止该台工作取水泵并启动备用取水泵,并发该台取水泵故障报警信号.取水泵的故障应由PLC进行综合判断,包括:主回路空气断路器事故跳闸,或动力电源失电,或软启动器故障动作,启动命令发出后5s时间内未接收到运行反馈信号,或水泵运行时出水口无示流监测信号.取水泵启动前扬水出口总管上液控工作蝶阀应处于关闭状态(不在关闭状态先将其关闭).取水泵启动后延时
11、3S(可调)再开启扬水出口总管上液控工作蝶阀.取水泵正常停机前先关闭扬水出口总管上液控工作蝶阀后再停运取水泵.取水泵事故失电停机情况下关闭扬水出口总管上液控工作蝶阀.(2)二级泵站加压水泵:2台加压水泵,】台工作1台备用,在”自动工况下其”主用”与”备用”由泵站现地控制单元中PLC自动轮换.当水处理厂调节水池水位偏低且二级泵站集水池水位未过低时自动启动工作加压水泵.当水处理厂调节水池水位过低时发水处理厂调节水池水位过低报警信号.当水处理厂调节水池水位正常时自动停止所有加压水泵.当水处理厂调节水池水位过高时自动停止所有加压水泵,并160数据库管理功能:建立生产数据库,操作信息库,故障信息库.采集
12、LCU中的实时数据:更新实时数据库:运行数据存盘,历史数据保存,保证数据的连续.对采集到的LCU的各种数据进行分析和处理,满足实时性要求.数据通信功能:具备完善的通信功能,做到整个系统资源,数据共享,运行高效,实时,系统通信规约基于TCP/IP协议,遵循开放系统规则.系统自诊断和自恢复:能实现在线自诊断,当系统或个别功能单元发生故障时,自诊断程序能正确地判断出故障的内容及性质,并指出故障模件位置,以便迅速更换.检测结果打印记录.还能在线诊断软件运行情况.运行维护管理:积累运行数据,为提高运行,维护水平提供依据.在线修改:能在线修改程序.3结语该系统具有完善的泵站监测和控制功能,满足安全监视,控制调节及生产管理等多方面的要求,经济节能,大大减轻了泵站运行人员的劳动强度.通过组态王组态的人机界面具有强大的自动控制和数据管理功能,为用户的泵站监控自动化提供了理想的信息化解决方案.护参考文献1施耐德电气中国.ATS48软启动器产品目录.19952旌耐德电气中国.ModiconPremium自动化平台和Unity软件产品目录.20073北京亚控科技发展有限公司.组态王V6.0用户手册.2001收稿日期:2011-0603作者简介:余兴林(1981),男,四川武胜人,自控部经理,助理工程师,研究方向:泵站自动化解决方案.
