泵站自動化監控系統解決方案
發布日期：2016-05-25 16:17 瀏覽次數：
根據天津市武清區市政排水所的規模及工藝要求，結合多年來我司在市政雨水泵站行業及多個泵站建設的成熟技術和豐富經驗，康卓科技設計使用HMI+PC系統為本次項目的自動化系統構成，再通過和其他各種外設的連接，從而實現對整體排水工藝的全過程自動化控制系統，并按照預定的程序對現場設備實現全方位的控制以及信號的采集和傳輸。企業出于減員增效的目的，泵站的設計目標是無人（或少人）值守。因此泵站必須有一套強大而穩定的自動化監控系統，使得較少的人力投入就可以完成整個生產過程的監控，確保泵站設備運行的安全、保證原水供應的不間斷。
由于泵站的設計定位是無人（少人）值守，所以泵站的自動化監控系統必須具有以下的幾點特性：
1、高穩定性和易維護性
泵站是全年365天24小時不間斷工作的泵站，所以自動化監控系統必須具有極高的穩定性，才能給予生產活動有力保障。同時出于企業效益的考慮，系統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，要完成泵站內數量、種類眾多的生產設備操作幾乎不可能。這時如果依靠自動化控制系統就可以實現簡便快捷的設備操作，甚至可以實現遠程的設備操控。
3、完善的報警機制
自動化監控系統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的預定流程去解決問題。
4、數據的可靠傳輸
泵站的安全運行至關重要，實時的生產數據監測是保障安全運行的有效手段。將數據及時準確傳輸至上級管理單位以及原水調度中心，可以保證原水管網整體調度的安全性。同時也等于多了兩雙眼睛同時在關注武清泵站的生產活動，大大提高了及時發現問題的概率。
武清泵站自動化監控系統的設計與建設完全滿足了以上幾點需求：
4.1泵站自動化監控系統的架構
自動化監控系統中的下位機選用了AB品牌的ControlLogix系列PLC，采用了雙CPU雙網絡冗余架構。采集設備信號的I/O機架通過冗余的controlnet網絡與冗余的主、副CPU機架相連接，而主、副CPU機架分別通過以太網連接網絡交換機。當主CPU出現故障時，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。故障的CPU排除問題后，自動變為副CPU工作。這種架構實現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采用了模塊化的設計，友善的編程環境，易于學習、使用，使得維護工作的難度大大的降低。
自動化監控系統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的開發版本，可以進行人機交互界面的開發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，各自通過網絡交換機向下位機ControlLogix PLC讀取數據。兩臺上位機的同時使用大大提高了系統的穩定性。
4.2泵站監控系統的功能
武清泵站自動化監控系統的兩大功能：設備的控制與數據的處理。
4.2.1設備的控制
泵站主要設備如下：10kV變配電設備，400V變配電設備，水泵變頻器，水泵軟啟動，出口液控閥等。
設備的控制分為兩層：就地層與遠控層。就地層就是在設備本身的控制面版上進行操作，具有較高的優先級別。遠控層就是在計算機上實現設備的控制。就地與遠控的選擇切換通過設備上的選擇按鈕來實現。
武清泵站是按無人（少人）值守標準設計的泵站，泵組的開停可以在計算機端通過輕點鼠標而實現一步化的操作。原先需要在400V變配電設備、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，將控制指令發往PLC，PLC按照預定的操作流程去控制相應設備，設備之間按照一定的順序聯動運行，此種操作方式無論在效率和準確性上都大大超越了人工就地控制的方式。而且根據不同的權限授予，工作人員除了可以在泵站內的操作站，還可以在上級管理單位的操作站上對泵站內設備進行控制，從而實現泵站真正的無人值守。
4.2.2數據的采集與處理
武清泵站監控系統的數據眾多，主要分為以下幾類：
（1）生產工藝數據包括壓力、流量、水質等。
（2）電氣數據包括電壓、電流、功率、開關位置等。
（3）設備運行狀態數據包括變頻器開停故障狀態，閥門開閉狀態，水泵轉速與水泵故障等。
（4）設備健康狀態數據包括水泵、電機的溫度與振動數據等。
由于數據量大，少量的工作人員無法同時兼顧這些數據，監控系統必須具有完善的報警機制，將關鍵信息先進時間呈現給工作人員。系統必須對采集到的數據進行判斷處理，除了數據本身還應該將可能的故障提示給工作人員。比如系統對泵站的出口壓力進行數值的判斷，根據預設定值，進行壓力過低或過高的警報提示。又如系統對泵站的振動頻譜進行分析判斷，根據相關的國標，提示水泵可能存在的故障，或提醒工作人員設備老化的趨勢。
5、總結
武清泵站的自動化監控系統具有很高的可靠性與穩定性，同時又能幫助本地或遠程的工作人員迅速準確的掌握泵站的各類突發情況，而系統維護又非常簡便。以自動化監控系統作為基礎，配以視頻監控系統、電子圍欄系統、智能巡更系統、門禁系統、外來人員管理系統、燈光語音警示系統等輔助系統，武清泵站現在已經穩定的實現少人值守運作，并有能力實現無人值守的運作方式。
武清泵站的實際例子可以證明，完善的自動化監控系統可以使得企業的生產活動變得輕松又安全，不僅兼顧了企業的減員增效目的。而且滿足了企業安全生產的要求。
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