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科普知識
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工業軟件

基于紫金橋組態軟件在無線傳輸的供水自動化控制系統方案

發布日期:2022-07-20 點擊率:114

    某水廠按功能分為兩部分,一部分是水源地;另一部分是水廠區,二者距離 2000m.水源地的任務是通過15臺深井泵對水廠區的蓄水池進行供水;而水廠區的任務是對水池的水進行消毒處理,達標后,通過加壓泵向市區管路進行恒壓供水。

該廠有15口水源井(不含后期擴容井)及1 個水廠,水源井潛水泵電動機容量為××KW,配水廠內有配水泵房×座、清水池×座、變電站×個、加氯間×座,配水泵房內有×臺配水泵,其中×臺為變頻調速泵,×臺工頻泵,加氯間有×臺加氯機,另外配水管網設有×個遠端壓力測量點。

為了充分、合理和科學地利用及調配水資源,提高工作效率;同時考慮到此項目中的水源地與水廠調度中心有一定的距離(2 km),采用主、從站PLC+數傳電臺的數據傳輸方式,并以此為基礎搭建整個自來水廠的監控系統。

同時針對水廠制供水過程的特點和對控制系統的功能要求,并根據該廠的具體情況,決定采用西門子的S7-200和300系列PLC完成整個系統的現場數據檢測、數據處理及計量以及水源地現場數據的采集與深井泵的控制.上位機軟件采用紫金橋軟件技術公司的紫金橋組態軟件3.6,它具有設計起點高、適應性強,應用面廣的特點,已經在國家“九五”項目、國家“863”計劃、CIMS示范工程中發揮了 重要作用.軟件的安全性、穩定性和 先進性都達到或超過了國內外同類軟件的水平.價格與國內外同類軟件相比更是有絕對的優勢,目前已經廣泛應用于供水、石化、煉油、冶金、電力、化工、汽車、環保、時政、交通、智能樓宇、水利等諸多行業。

水廠對控制系統的要求:
1、分散性
此水廠最大的特點是地域分散.水源地距離廠區2公里,同時各取水井之間相距500米以上,此外還要考慮到供水管網的各取壓點,這樣就造成整個系統I/O點分散,因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系統.此外,控制功能也具有分散性,如各配水泵、水源井能分別地,互不影響地進行起動或停止控制。

2、小型化、集成化
以水源井為例,泵房內通常只有一口井,對一臺泵的控制點數很少,對于管網測壓點也很少.因此為了降低系統造價,控制系統需要小型化、低成本同時性能穩定的PLC控制器.我們選用西門子的S7-200系列,它可以充分滿足工程的需要。

3、集中監控
為了節省人力,降低噸水成本,水源井常常是無人值守,操作人需要在主控室對整個水廠管網、取水泵站進行集中監控。

4、自適應性
水源井泵房內環境溫度一年四季變化很大,對于北方地區更是如此,此外供水量隨著季節和白天、夜晚有很大變化,控制系統應能適應環境和供水量的變化,保持穩定供水。

5、可擴展性
系統應采用具有一定標準及應用較為廣泛的軟硬件產品,并考慮一定的余量,為將來水廠的擴建及系統的變更打下基礎。
系統構成:
·控制系統硬件
在控制系統中,用于各水源井泵站及配水泵房監控的PLC采用西門子的S7-200系列(具體視點數規模而定),主控室PLC采用西門子的S7-300系列,各泵房的變頻器、配電柜、傳感器、儀表不在此方案列舉.主控室操作站計算機選用P4工控機無線通訊電臺采用美國MDS公司數字電臺MDS 2710.
  
·控制系統監控組態軟件
水廠的人機監控系統由位于水廠主控室的兩套裝有E爾組態軟件的計算機操作站(一用一備)組成.同時可以在廠內各控制室、站或辦公室安裝客戶端,進行遠程、分布式監控.操作站安裝Windows2000操作系統作為E爾運行平臺.它可以提供監視、控制及數據采集等全部功能,是一個使用方便、可擴展性強、監控性能高的監控組態軟件.具有以下特點
1.網絡化體系結構
2.高效性:具體體現在采集速度10ms以下、歷史精度為1ms、畫面刷新小于100ms、網絡通信延遲小于10ms
3.獨有的畫面導航樹功能
4.組件式結構,易于為用戶定制開發
5.適用于大規模網絡化應用
6.單機版便宜,網絡版客戶端價格低
7.功能分層,可以在點一級、數據庫腳本、畫面腳本三個層面上實現你的計算式邏輯,前兩級計算可被多個用戶共享,后一級可以實現客戶端特有邏輯(一般用于畫面)

通過組態可以方便地由主站PLC中獲取整個監控系統的狀態參數及運行數據。可以實時監測水廠及水源地的各個現場數據、報警狀態;顯示與打印電流、壓力及流量等各種曲線及報表,并將數據存入實時數據庫中。此外,通過E爾強大的繪圖功能,可以使界面更友好、生動,且操作方便.通過人機交互,可以方便地控制整個系統的運行。

3.通訊
主、從站PLC的通信主要是完成水源地深井泵的控制及現場數據的采集。由于水源與水廠有一定的距離(2KM),采用無線數傳電臺進行數據傳輸具有費用較低、組網方便、數據量大、實時性要求高、覆蓋范圍在50公里以內建專網方式合算且不受制于人,十分適合城市供水的控制要求。
控制系統功能
1.就地和遠程控制方式.各配水泵、輸水泵通過電氣控制柜上的選擇開關,可以選擇就地控制方式和遠程控制方式。遠程控制是通過主控室計算機操作站由主站PLC控制泵啟停,就地控制是用控制柜或現場操作箱上的按鈕控制泵的啟停。當PLC處于編程狀態或出現故障時可以采用就在控制方式。就地和遠程控制方式相互切換不會影響同時到泵的運行。

2.互為備用.在控制系統的功能設計上,各配水泵、輸水泵都具有獨立的控制功能互為備用,相互之間既可以在自動控制方式下實現任意組合聯鎖控制,也可以地手動控制方式下獨立控制。同時中控室的兩臺操作站具有同等的功能且互為熱備,當一臺出現故障時也不會影響水廠的操作。

3. 出水壓力自動設定
配水管網的壓力損失大小隨著供水量的變化而不同,供水量越大壓力損失也越大。力了達到既滿足用戶對水壓穩定的要求又能實現節能降耗的目標,根據出水量、出水壓力及各測壓點壓力測量值,采用模糊控制的方法對出水壓力進行自動設定。

4. 豐富的畫面顯示功能
在主控室計算機操作站顯示的監控畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、高低壓供電監控畫面、設備操作畫面、趨勢圖、調用菜單畫面、報警畫面、報表畫面、防盜報警畫面。操作人員通過調用這些畫面可以全面地了解水廠的運行情況,并且很方便地對設備操作。

5. 故障診斷與報警處理功能
在各設備的操作畫面中都列出其起動條件狀態,如:上電情況、通訊狀態、故障狀態、就地/遠程狀態、熱繼狀態等.記錄報警發生時的有關信息,如:故障標簽名稱、報警信息、故障報警時間、確認報警時間等,并對報警信息進行管理。

6. 報表功能
本系統輸出的報表有以下若干種,如輸水工藝參數日報表、配水工藝參數日報表、輸水工藝參數月報表、配水工藝參數月報表、水廠工藝參數年報表等等。

7. 遠程監控功能
采用基于C/S(客戶/服務器)架構的組態軟件E爾3.6,可以實現了對水廠的遠程監控。操作人員可在中央控制室對生產過程進行監控,同時公司經理、廠長、工程師也可以在辦公室甚至家里監控水廠的運行情況。

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