无人值守泵站自动化技术改造案例

作者：    来源：自动化应用

欢迎访问e展厅 展厅 2 真空设备/泵展厅 水泵, 罗茨泵, 螺杆泵, 齿轮泵, 离心泵, ... 摘要：介绍宜兴水务集团泵站自动化控制系统的组成与功能，着重论述改造前后控制方式的变化和达到的效果。 1 泵站自动化技术改造目的 宜兴水务集团由氿滨和大贤岭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、新庄、都山、杨巷、洋溪、高塍等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，集团相关部门在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，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。 2 泵站自动化技术改造思路 2.1无人值守泵站自控系统的组成 整个系统分两部分：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；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选用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之间的通信，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用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。泵站系统如图1所示。 2.2无人值守泵站自控系统的功能 （1）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、功率因数、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。 （2）变频恒压供水：通过PLC编程，对变频器进行控制，根据不同时间段设定供水压力变频恒压，无需人为干涉。 （3）人机界面：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况。 （4）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。 （5）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。 （6）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。 2.3 改造后的控制方式 泵站自动化技改前，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调压；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调压；也有极少数的泵站，利用触摸屏和变频器（采用RS-485协议）通信，设置在不同时间段进行不同压力的恒压控制。 泵站自动化技改后，对泵站进行统一模式的控制。手动状态，通过电位器调节变频器的频率来调节供水压力。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段不同压力无需人为干预实现全自动运行。 3 改造中的问题和解决方法 （1）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，有的电气柜内的元器件也需要改造更新。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，便于接入自控系统进行远控。 （2）网络、通信协议不统一。 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；恒压变频控制系统有的用西门子S7-200PLC、有的用国产的控制器和触摸屏、有的则是直接使用变频器的功能；通信有的采用RS-232、RS-485，有的则采用Profibus通信，通信协议不一，给改造带来很大困难。针对该情况，对电气部分进行了改造，改为统一的TCP/IP模式。 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。此次改造将流量、压力、液位等信号一起接入PLC，通过光纤来通信，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。 （3）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。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。 4 运行效果 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、东山、杨巷、都山、洋溪和高塍泵站等。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，真正达到了“少人值守,无人值班”的目标，大大提高了泵站的经济效益。对泵站的自动化技术改造是成功的，还将陆续对其他泵站如屺亭、万石、钮家、新建泵站等实行自动化技术的改造。 尽管泵站自动化达到一定水平,但还有许多不足和需要改进的地方,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。 参考文献 [1] 伊学农.城市给水与自动化控制技术[M].北京：化学工业出版社 [2] 罗学东.PAC技术及其在泵站自动化中的应用[J].城镇供水，2010，（5） [3] 王宇航，高广峰.泵站运行管理自动化的系统功能特点[J].黑龙江水利科技，2010，（5） [4] 黄华星.金陡泵站自动化监控系统[J].机电工程技术，2010，（10）

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/20/2011)