水厂自动控制和监测系统

1、水厂自动控制和监测系统虞顺邦 胡纲衡 唐瑞球 戴晔 庞立（上海上自电气控制公司 上海 200023）摘要：本文介绍最新研制成功的贵州高岩水厂自动控制和监测系统。系统由个人计算机（PC ），可编程控制器（PLC ），现场控制器和各种仪表组成多级分布式结构，通过高速数据通讯总线（MB+）组成开放性的和人机界面友好的完整系统。先进的软件设计保证了系统通讯快速、运行可靠、操作直观便利。系统已于2004年1月份正式投入使用，用户反映良好。 关键词: PLC 上位机 通讯 网络 总线第一章 概述本项目为贵州独山县高岩水厂扩建的一个组成部分。由本项目建成的自来水厂供水。自来水的供应形成网络，由地处高岩的取水

2、泵站取水，取水泵站的软启动系统三套(350kW, 380V 由我公司提供，型号为法国SCHNEIDER 公司软启动器。原水经水处理厂处理后，产生的自来水经净水主泵站 (PS1 提升后向城区内供水。供水能力在本期工程完成后达到每天40万吨。解决了独山的用水矛盾，同时，提高了系统的可靠性。本期工程安装3台流量为1200 l/s的三级水泵。扬程为180M ，为贵州第一次采用由山底水库直接向山上水厂提供原水（山体落差为一百九十米），是国内少数几个由直接供水中间不设增压泵站的系统。本自动控制和监控系统包括两大部分： 一 对泵站的自动控制、调度和监测。 二 对水厂供电电站的控制和监测。 系统主要特点如下：

3、1 具备完善的操作功能，可选择自动控制，中控室集中操作和现场人工操作等模式，确保安全运行且操作方便。 自动控制：系统根据输出的水压和流量自动调度，操作水泵的开停。 中控室集中操作：在中控室通过计算机的图形显示，以点击对话方式操作泵的运行。取代老式的按钮操作台。现场人工操作：在维修及调试情况下在现场控制器上进行操作。2 完善的管理、监测功能。对各种工艺、水质、电量参数的监测、打印，并记录各种管理数据。 3 完善的差错、报警功能，可迅速显示和排除故障，关键部件都具有热备份。 4 开放性的系统，随着水厂的扩大可随时增加功能。第二章 系统结构取水泵站 (PS1 自控系统实际包含泵站 (泵组 监视控制系

4、统和水厂供电监测系统二部分。系统由个人计算机(即操作员终端 、可编程控制器 (PLC、现场控制器、各种电控设备和测量仪表构成。通过高速数据通讯总线(MB+组成一个独立的、开放性的和人机界面友好的完整系统。整个系统的硬件构成各部分的主要功能如下： (一 上级计算机（操作员终端）包括HP 公司的H601P 型计算机二台，激光打印机一台，21彩显各二台，其主要作用为：(1 以图形显示和人机对话方式对泵站进行人工和自动操作。(2 监视和显示泵站系统和工厂供电系统的各种工艺、水质、电等参数。 (3 即时及历史显示各泵组及供电设备的报警。(4 打印供电记录、运行参数、状态数据、报警数据等各种表格。(二 可

5、编程控制器柜PLC1其主机选用SCHNEIDER 公司的QUTUUM ，PLC1柜可称为主控 (泵站控制 PLC柜，其主要作用为：(1 实现对各泵组 (1#、2#、3#、 的监测与控制。(2 对泵站各种参数如流量、4液位、压力、水质、温度等进行全面监测。 (3 对泵站各辅助设备如通风机、起闭机、浪涌装置进行监测与控制。 (4 实现泵站的自动调度运行。 (5 通过MB+总线进行网络通信。 （三）可编程控制器PLC3其主机选用SCHNEIDER 公司的PM500，PLC3柜亦可称为电力监控PLC 柜，其主要作用为：对变电所和泵站电力系统的电量和主开关状态进行全面显示。 （四）不间断电源(UPS当电

6、网停电时，不间断电源供计算机和PLC 不低于30分钟的供电时间。其中UPS1为2KVA ，供给计算机和PLC1位于中控室；UPS2为1KVA ，位于配电房，供给PLC3。 （七）现场控制柜现场控制柜位于泵组现场，每个泵组一台，其主要作用为：(1 当调试和维修时，在现场由人工控制，实现泵进水阀、出水阀的开停。 (2 与PLC 进行泵组运行和状态信号的传送。(3 其温控仪和振动仪显示泵组温度和振动信号并向PLC1传送，并在参数超出时发 出报警。第三章 软件本系统的应用软件主要由PLC 软件和图控软件两大部分组成。 （一） PLC软件PLC 软件是泵站自动控制的核心。系统的所有自动化监控功能均是通过

7、PLC 软件来实现的。本系统的PLC 系统软件主要是由设在中控室的主控PLC 软件、供电站的电力监控PLC 软件与DH+网络软件所组成的。主控PLC 执行对泵站总体参数及状态的全面监测，以及全自动运行调度的功能。主控PLC 的梯形图软件主要由主控模块和若干子程序功能模块组成。主控模块组成如下：（1） 模拟量模块输入组态及传送（2） 全局参数及状态监测、报警和汇总 （3） DH+网络数据传送和通讯 （4） PLC-DB 通讯 （5） 全自动运行调度子程序模块主要由以下组成：图二. PLC软件框图（1） 输入数据转换及传送模块 （2） 电量计算及处理模块（3） 开关量状态及报警处理模块 （4） P

8、LC-DB 模拟屏输出数据处理模块 （5） 2#泵组监控模块 （6） 3#泵组监控模块 （7） 4#泵组监控模块 （8） 5#泵组监控模块 （9）模拟数据测试模块电力监控PLC 执行对泵站整个电力系统的电量与开关量信号的全面监测，包括20KV 进线、20/6KV变压器、6KV 进线等的全面监测。电力监控PLC 梯形图软件由主控程序和若干子程序功能模块组成。主控模块由以下部分组成：（1） 模拟量模块输入组态及传送 （2）全局参数及状态监测、报警和汇总（3） DH+网络数据传送和通讯 子程序模块主要由以下组成： （1） 输入数据转换及传送模块 （2） 电量计算及处理模块（3） 开关量状态及报警处理

9、模块 （4） 模拟数据测试模块（二） 图控软件图控系统是自控系统与操作人员的人机界面。图控系统采集来自主控PLC 与电力监控PLC 的整个泵站的所有参数、状态及报警信号。操作人员通过图控终端可实现对泵站所有监控对象的监视和控制，并可按需输出各种报表和曲线。图控系统软件是由组态生成的Intouch 主体程序与一系列全中文报表应用程序组成。 根据本泵站监控系统的技术要求与特点，图控系统的画面分为二级，第一级由泵站工艺图、泵站供电图、泵组参数图、综合报警图、通讯状态图与模拟屏测试图等显示泵站整体性参数及综合报警的画面组成；第二级由2#、3#、4#、5#泵组监控图、电气报警图水力报警图及中央接口图等显示各泵组运行参数与报警，以及泵站全局性报警的画面组成。图控系统画面结构如图三： 第四章：结论本项目已于1997年12月通过验收。1998年1月10日净水泵站正式对外供水，自控系统移交用户正式使用，迄今已连续运行6个多月。由于操作和管理集中在中控室PC 机上进行，直