污水處理廠水泵遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)解決方案
發(fā)布日期：2016-04-20 14:24 瀏覽次數(shù)：
康卓科技污水處理廠水泵遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)由控制部分、檢測(cè)部分、執(zhí)行部分組成。由于系統(tǒng)控制要求復(fù)雜，又考慮到中央泵房和中央變電所硐室環(huán)境條件，控制部分和控制核心選用高性能可編程序控器。
檢測(cè)部分分為兩部分：
1.模擬量檢測(cè)部分。其主要由水倉(cāng)水位傳感變送器、流量傳感變送器、壓力變送器、負(fù)壓變送器、溫度傳感變送器等組成，此部分用于中央泵房主排水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)。
2.開關(guān)量檢測(cè)部分。將高壓?jiǎn)?dòng)柜中的真空斷路器狀態(tài)、電動(dòng)閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、等開關(guān)量信號(hào)接入PLC，可檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
水泵遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制方式
根據(jù)水倉(cāng)水位自動(dòng)開啟、停止水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)運(yùn)行中的各種狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)通過(guò)接口將數(shù)據(jù)上傳至地面集控室。
（1） 根據(jù)所監(jiān)測(cè)的水位信號(hào)，可設(shè)定出低水位、運(yùn)行水位和3個(gè)上限水位信號(hào)及危險(xiǎn)水位。低水位時(shí)停泵；高水位時(shí)水泵運(yùn)行；根據(jù)上限水位逐臺(tái)投入備用水泵同時(shí)運(yùn)行；危險(xiǎn)水位時(shí)起動(dòng)水泵全部運(yùn)行。同時(shí)根據(jù)水位變化計(jì)算涌水量，當(dāng)涌水量增大或突變時(shí)啟動(dòng)水泵運(yùn)行，以減少突水事故的發(fā)生。
（2）每臺(tái)水泵可設(shè)置“就地控制”、“半自動(dòng)控制”、“自動(dòng)控制”和“檢修方式”四種工作方式，該方式可直接在控制器上進(jìn)行設(shè)定。
①水泵系統(tǒng)采用真空泵或射流法抽真空：
系統(tǒng)根據(jù)水位狀態(tài)或者操作員命令啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行抽真空工作。
當(dāng)真空壓力達(dá)到要求后將自動(dòng)啟動(dòng)水泵電機(jī)，然后打開水泵出水管路電動(dòng)閘閥進(jìn)行排水。
若電動(dòng)閘閥打開后一定時(shí)間內(nèi)水泵壓力未達(dá)到設(shè)定值（一般是因?yàn)樗没蛏纤苈仿鈱?dǎo)致）系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)停止水泵運(yùn)行并關(guān)閉電動(dòng)閘閥同時(shí)報(bào)警。
②水泵系統(tǒng)停止運(yùn)行：
當(dāng)水倉(cāng)水位達(dá)到低位時(shí)將先自動(dòng)關(guān)閉排水管路電動(dòng)閘閥，電動(dòng)閘閥關(guān)閉到位后（若一定時(shí)間內(nèi)未關(guān)到位則按故障方式停止）停止水泵電機(jī)。
③系統(tǒng)設(shè)置低限水位、運(yùn)行水位、3個(gè)上限水位和危險(xiǎn)水位等多種水位線。當(dāng)水位達(dá)到高限水位時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng) “運(yùn)行泵” ；按上限水位設(shè)置系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)下一個(gè)“運(yùn)行泵” ；達(dá)到危險(xiǎn)水位時(shí)啟動(dòng)全部水泵并位時(shí)停止一個(gè)“運(yùn)行泵” ；當(dāng)達(dá)到低位時(shí)自動(dòng)停止另一個(gè)“運(yùn)行泵”。
（3）根據(jù)實(shí)際需要也可切換到手動(dòng)控報(bào)警 。水位低于上限水位時(shí)自動(dòng)停止“備用泵” 。此方式下操作人員可通過(guò)手動(dòng)控制按扭人工手動(dòng)控制各臺(tái)水泵電機(jī)的起停及各電動(dòng)閘閥開關(guān)。
（4）當(dāng)出現(xiàn)水位超限、開關(guān)故障、壓力下降、流量下降等故障時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)停止運(yùn)行，并語(yǔ)音提示、報(bào)警。
數(shù)據(jù)采集
（1）數(shù)據(jù)采集形式
主要分為兩類：模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)。
模擬量檢測(cè)的數(shù)據(jù)主要有：電機(jī)運(yùn)行功率、電壓、電流、水泵軸溫、電機(jī)溫度、軸承溫度、排水管流量、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力；數(shù)字量檢測(cè)的數(shù)據(jù)主要有：水泵高壓?jiǎn)?dòng)柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)，電動(dòng)閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、開度顯示，真空泵工作狀態(tài)，電磁閥狀態(tài)。
數(shù)據(jù)自動(dòng)采集主要由PLC實(shí)現(xiàn)，PLC模擬量輸入模塊通過(guò)傳感器連續(xù)檢測(cè)水倉(cāng)水位，采集電機(jī)電工參數(shù)、水泵軸溫、電機(jī)溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監(jiān)測(cè)水泵、電機(jī)的運(yùn)行狀況，超限即報(bào)警，以避免水泵和電機(jī)損壞。PLC的數(shù)字量輸入模塊將各種開關(guān)量信號(hào)采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據(jù)，控制排水泵的啟停。
（2）自動(dòng)輪換工作
為了防止因備用泵及其電氣設(shè)備或備用管路長(zhǎng)期不用而使電機(jī)和電氣設(shè)備受潮或其他故障未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，工作泵出現(xiàn)緊急故障需投入備用泵時(shí)，而不能及時(shí)投入以至影響礦井安全，本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)了多臺(tái)泵自動(dòng)輪換工作控制，控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)及運(yùn)行時(shí)間和管路使用次數(shù)及流量等參數(shù)自動(dòng)記錄并累計(jì)，系統(tǒng)根據(jù)這些運(yùn)行參數(shù)按一定順序自動(dòng)啟停水泵和相應(yīng)管路，使各水泵及其管路的使用率分布均勻。當(dāng)某臺(tái)泵或所屬閥門故障，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，并在觸摸屏上動(dòng)態(tài)閃爍顯示，記錄事故，同時(shí)將故障泵或管路自動(dòng)退出輪換工作，其余各泵和管路繼續(xù)按既有順序自動(dòng)輪換工作，以達(dá)到有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理，以免影響礦井安全生產(chǎn)的目的。
（3）自動(dòng)控制
系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)選用了德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7--300型PLC為控制主機(jī)，該機(jī)為模塊化結(jié)構(gòu)，由PLC機(jī)架、CPU、數(shù)字量I/O、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構(gòu)成。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉(cāng)水位的高低，合理調(diào)度水泵，自動(dòng)準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制多臺(tái)水泵運(yùn)行。
為了保證井下安全生產(chǎn)，系統(tǒng)可靠運(yùn)行，水位信號(hào)是水泵自動(dòng)化一個(gè)非常重要的參數(shù)，因此，系統(tǒng)設(shè)置了兩套水位傳感器，模擬量和機(jī)械式液位傳感器，兩套傳感器均設(shè)于水倉(cāng)的排水配水倉(cāng)內(nèi)，PLC將接收到的模擬量水位信號(hào)分成若干個(gè)水位段，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，同時(shí)檢測(cè)井下供電電流值，計(jì)算用電負(fù)荷率，根據(jù)礦井涌水量和用電負(fù)荷，控制在用電低峰和一天中電價(jià)較低時(shí)開啟水泵，用電高峰和電價(jià)高時(shí)停止水泵運(yùn)行，以達(dá)到避峰填谷及節(jié)能的目的。
（4）動(dòng)態(tài)顯示
動(dòng)態(tài)模擬顯示選用德國(guó)西門子TP--270型觸摸式工業(yè)圖形顯示器（觸摸屏），系統(tǒng)通過(guò)圖形動(dòng)態(tài)顯示水泵、真空泵、電磁閥和電動(dòng)閥的運(yùn)行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行事故報(bào)警。直觀地顯示電磁閥和電動(dòng)閥的開閉位置，實(shí)時(shí)顯示水泵抽真空情況和壓力值。
用圖形填充以及趨勢(shì)圖、棒狀圖和數(shù)字形式準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地顯示水倉(cāng)水位，并在啟停水泵的水位段發(fā)出預(yù)警信號(hào)和低段、超低段、高段、超高段水位分段報(bào)警，用不同音響形式提醒工作人員注意。
采用圖形、趨勢(shì)圖和數(shù)字形式直觀地顯示管路的流量，對(duì)井下用電負(fù)荷的監(jiān)測(cè)量、電機(jī)電工參數(shù)和水泵負(fù)荷、水泵軸溫、電機(jī)溫度等進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、 超限報(bào)警，自動(dòng)記錄故障類型、時(shí)間等歷史數(shù)據(jù)，以提醒工作人員及時(shí)檢修，避免水泵和電機(jī)損壞。
系統(tǒng)功能
（1） PLC控制程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運(yùn)行。該程序具有結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)捷、易懂，便于模擬調(diào)試，運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。
（2） PLC自動(dòng)檢測(cè)水位信號(hào)，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動(dòng)投入和退出水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，合理地調(diào)度水泵運(yùn)行。
（3）系統(tǒng)根據(jù)水位和壓力控制原則，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的輪換工作。
（4）系統(tǒng)具有通訊接口功能，PLC可同時(shí)與操作屏及地面監(jiān)測(cè)監(jiān)控主機(jī)通訊，傳送數(shù)據(jù)，交換信息，實(shí)現(xiàn)水泵自動(dòng)監(jiān)控功能。
(5)系統(tǒng)可根據(jù)投入運(yùn)行泵組的位置，自動(dòng)選擇啟動(dòng)真空泵，若在程序設(shè)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)不到真空度，便有報(bào)警輸出。
(6)在操作屏上動(dòng)態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備的運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數(shù)，超限報(bào)警，故障點(diǎn)自動(dòng)閃爍。具有故障記錄，支持歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。
(7)系統(tǒng)保護(hù)功能有以下幾種：
超溫保護(hù)：水泵長(zhǎng)期運(yùn)行，當(dāng)軸承溫度或定子溫度超出允許值時(shí)，通過(guò)溫度保護(hù)裝置及PLC 實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警。
流量保護(hù)：當(dāng)水泵啟動(dòng)后或正常運(yùn)行時(shí)，如流量達(dá)不到正常值實(shí)現(xiàn)報(bào)警，具有通過(guò)流量保護(hù)裝置使本臺(tái)水泵停止運(yùn)行，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)另一臺(tái)水泵的功能。?
電動(dòng)機(jī)故障：利用PLC及觸摸屏監(jiān)視水泵電機(jī)過(guò)電流、漏電、低電壓等電氣故障時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，具有參與控制功能。
電動(dòng)閘閥故障：由閘閥的限位、開度指示檢測(cè)故障，并參與水泵的聯(lián)鎖控制。
(8)其它要求
水泵監(jiān)控系統(tǒng)可以工作的工作方式有：就地手動(dòng)工作方式、集中控制工作方式、遠(yuǎn)程控制工作方式、檢修運(yùn)行方式。
就地手動(dòng)工作方式：各水泵的啟停控制均有就地開關(guān)柜人工操作按鈕進(jìn)行，在PLC控制柜上不能開啟水泵，只保留在觸摸屏控制水泵外圍設(shè)備（如電動(dòng)閘閥、電磁閥、真空泵等）開啟、關(guān)閉（停止）的按鈕。
集中控制工作方式：根據(jù)水位等參數(shù)，人工選擇需要開啟的水泵和數(shù)量，按操作面板上的相應(yīng)按鈕，即可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)或多臺(tái)泵的開啟、停止等操作，實(shí)現(xiàn)水泵的一鍵開啟或停止。
遠(yuǎn)程控制工作方式：在地面計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫面上，在有一定的授權(quán)權(quán)限條件下，根據(jù)水倉(cāng)水位情況，通過(guò)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)來(lái)控制相應(yīng)水泵的啟停。
檢修運(yùn)行方式：當(dāng)該系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，在不影響泵房設(shè)備的正常運(yùn)行，避免影響生產(chǎn)的情況下將PLC控制柜的所有控制輸出屏蔽，只保留顯示功能，各水泵及其外圍設(shè)備的操作均能在脫離PLC控制柜的前提下進(jìn)行。
系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中，不管工作在何種工作方式，均可實(shí)時(shí)將泵房現(xiàn)場(chǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)通過(guò)光纖傳送到地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
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