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1.
概述
本方案主要是為自來水廠建立一套全廠范圍內(nèi)的分布式的變頻恒壓遠(yuǎn)程監(jiān)控方案。
2.
前言
由于城市供水地理位置分散，采集、控制功能要求穩(wěn)定，安全性要求較高。一般采
取人工抄表、電話報(bào)數(shù)、現(xiàn)場手動(dòng)操作的原始調(diào)度方法。收集信息數(shù)量少、處理慢、傳
遞遲，調(diào)度處于低級階段，以保證不缺水和維持正常運(yùn)行為主，談不上優(yōu)化調(diào)度。遇上
爆漏及其他事故，反映遲鈍損失擴(kuò)大。
變頻恒壓遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以對遠(yuǎn)程現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)供水管
網(wǎng)壓力、水流量、電流，電壓等數(shù)據(jù)的傳送及水廠出水量的控制，便于及時(shí)了解及控制
遠(yuǎn)端生產(chǎn)運(yùn)行情況，降低故障率，縮短檢修時(shí)間，減少停水次數(shù)。水流量等的實(shí)時(shí)各監(jiān)
測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端可自動(dòng)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，信息傳輸?shù)阶詠硭镜恼{(diào)度中心，調(diào)度中
心通過對傳輸回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析等。
目前，自來水供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)通信可簡單分為有線和無線兩大類，
其中有線通信主要包括架設(shè)光纜、電纜或租用電信電話線、 X.25、DDN、ADSL等，而
無線則包括超短波通信、擴(kuò)頻通信、衛(wèi)星通信、GSM 短信/GPRS通信等。
3.
現(xiàn)狀分析
3.1.總體情況
自來水廠現(xiàn)有五處水源和一個(gè)供水調(diào)度中心，5個(gè)水源地中有四個(gè)是老水源地，一個(gè)是新建水源地。四個(gè)老水源地配套的供水泵都是通過低壓配電柜直接啟動(dòng)，無任何調(diào)速措施，只是通過開啟供水泵的臺(tái)數(shù)來控制水網(wǎng)壓力。新建水源地未接入水網(wǎng)。供水調(diào)度中心裝備一臺(tái)上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)和一個(gè)城區(qū)供水工藝流程圖，水源地各臺(tái)供水泵與調(diào)度中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間采用無線電臺(tái)進(jìn)行通訊。
4.
需求分析
通過改造，把新建的二級供水廠和無處水源地全部實(shí)現(xiàn)恒壓變頻遠(yuǎn)程控制，在
供水調(diào)度中心安裝監(jiān)控服務(wù)器，通過 GPRS無線網(wǎng)絡(luò)方式把供水廠和五處水源地的各
種實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸反饋至調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，如各種儀表（水壓、流量、
電流、電壓）。
5.1.概述
該系統(tǒng)具有分散化，小型化，集中化的特點(diǎn)，水源地距離調(diào)度中心比較的遠(yuǎn)，且分布比較分散，體現(xiàn)了系統(tǒng)的分散化；各水源地設(shè)備比較少，需要監(jiān)控的點(diǎn)數(shù)也比較的小，體現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化；各水源地的設(shè)備和數(shù)據(jù)要求在調(diào)度中心集中控制和監(jiān)控，體現(xiàn)了系統(tǒng)的集中化。
該套方案設(shè)計(jì)的本著適用性，成熟性，穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)性，先進(jìn)性的原則來設(shè)計(jì)。
5.2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
 該系統(tǒng)有三部分組成，分別為現(xiàn)場過程控制部分，網(wǎng)絡(luò)部分，上位監(jiān)控部分。系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)圖如上圖。
5.3.過程控制部分
使用變頻器控制潛水泵的速度，調(diào)節(jié)泵出口壓力；
采用 PLC控制器來實(shí)現(xiàn)各泵之間的邏輯控制，電流、電壓、頻率采集；各泵
運(yùn)行狀態(tài)如啟動(dòng)、停止、故障等信號采集；工藝管道上流量、壓力參數(shù)采集；
PLC采用西門子 S7-200系列 PLC；變頻器采用 LG旗下 LS產(chǎn)電泵類專用變頻
器。
5.4.恒壓供水過程控制系統(tǒng)功能
高效節(jié)能：系統(tǒng)能按需設(shè)定壓力或流量，并自動(dòng)控制調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行速度和臺(tái)數(shù)，
使設(shè)備運(yùn)行在最佳的高效節(jié)能狀態(tài)。
供水壓力穩(wěn)定：系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，能根據(jù)設(shè)定自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，使壓力保
持恒定。
操作簡單：采用變頻器和中控室遠(yuǎn)程控制，中文顯示，操作極為簡單。
系統(tǒng)穩(wěn)定、電機(jī)水泵壽命長：系統(tǒng)采用變頻器控制，系統(tǒng)水泵具有軟啟動(dòng)功能，
消除啟動(dòng)沖擊電流，延長了設(shè)備使用壽命。系統(tǒng)水泵具有自動(dòng)定時(shí)循環(huán)運(yùn)行，
防止水泵因長期不用而生銹或使用頻繁而磨損。
完善的保護(hù)功能：系統(tǒng)具有短路、過流、過壓、過載等保護(hù)功能。系統(tǒng)發(fā)生故
障時(shí)能自動(dòng)停止工作并報(bào)警輸出；系統(tǒng)具有自檢、故障判斷、故障記憶、故障
顯示、自動(dòng)啟動(dòng)備用、超壓和欠壓報(bào)警、設(shè)定壓力及實(shí)際壓力顯示等功能。 .
小流量睡眠功能：可配附屬小泵，使系統(tǒng)在夜間或小流量情況下，自動(dòng)關(guān)閉主
泵，開啟小泵達(dá)到節(jié)能降噪。
備有手動(dòng)開關(guān)控制：可以保證設(shè)備的安全連續(xù)運(yùn)行。通過串行口能和計(jì)算機(jī)連
接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)連網(wǎng)直接控制。
5.5.上位監(jiān)控部分 .
配備兩臺(tái)工作站計(jì)算機(jī)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝一套網(wǎng)絡(luò)版的組態(tài)軟件，組成冗余
數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)；
該上位監(jiān)控系統(tǒng)具備 WEB發(fā)布功能，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的其他計(jì)算機(jī)能通過以
太網(wǎng)直接訪問；
配備一個(gè)大型單色 LED顯示屏，顯示屏與監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連，實(shí)時(shí)顯示各水源
地過程數(shù)據(jù)；
監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用 DELL工作站或者研華工控機(jī)，組態(tài)軟件采用紫金橋網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)
控軟件，配備 WEB發(fā)布授權(quán)。
 上位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.6.監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能
說明：下面示意圖以其他項(xiàng)目舉例示意。主要目的是為了體現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的
各種功能。到項(xiàng)目實(shí)施的時(shí)候，根據(jù)實(shí)際情況開發(fā)。
5.6.1.靜態(tài)顯示系統(tǒng)主畫面，可設(shè)置鏈接，點(diǎn)擊進(jìn)入分布的水源地監(jiān)測點(diǎn)
5.6.2.動(dòng)態(tài)顯示生產(chǎn)狀態(tài)
在水廠的操作站上利用紫金橋界面開發(fā)系統(tǒng)生成圖型化的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示界面。通過
顏色變化顯示監(jiān)測點(diǎn)的不同狀態(tài)。以工藝圖的方式形象地表達(dá)壓力監(jiān)測過程。
5.6.3.
報(bào)警顯示、管理以及事故的追憶、查詢
對被重要被監(jiān)對象（如：管網(wǎng)壓力）設(shè)定報(bào)警限值，當(dāng)測量值超過設(shè)定值時(shí)產(chǎn)生聲
音報(bào)警，形成報(bào)警記錄，并在報(bào)警解除及確認(rèn)過程進(jìn)行記錄。
通過設(shè)置事故追憶條件，當(dāng)事故條件滿足時(shí)可以對事故發(fā)生點(diǎn)前、后指定時(shí)間段的
數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，便于事故分析。
通過報(bào)警顯示組件及事故追憶組件可以方便地查詢報(bào)警信息及事故數(shù)據(jù)。
 5.6.4.實(shí)時(shí)/歷史趨勢的顯示
利用歷史趨勢組件可以快速顯示查詢歷史趨勢及實(shí)時(shí)趨勢。
 5.6.5.顯示、打印班報(bào)、日報(bào)
利用自由報(bào)表組件生成班報(bào)及日報(bào)。自動(dòng)報(bào)表功能強(qiáng)大、操作簡單方便系統(tǒng)的擴(kuò)充
及修改。并可導(dǎo)出到
EXCEL查看，編輯，打印等。
 5.6.6.用戶權(quán)限管理
通過啟用用戶管理，為不同的用戶（站長、班員）分配不同的權(quán)限，從而保證數(shù)據(jù)
的安全性及系統(tǒng)的安全性。
5.6.7. Web發(fā)布以及遠(yuǎn)程監(jiān)控
采用基于 B/S架構(gòu)的紫金橋組態(tài)軟件，可以實(shí)現(xiàn)對水廠的遠(yuǎn)程監(jiān)控.在授權(quán)操作的
情況下，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和修改等。用戶可以通過 Internet 訪問 web服務(wù)器上的數(shù)
據(jù)值，并能在授權(quán)的情況下再登陸網(wǎng)頁遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場開關(guān)。
操作人員可在中央控制室對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)公司經(jīng)理、廠長、工程師也可
以在辦公室甚至家里監(jiān)控水廠的運(yùn)行情況。
5.7.網(wǎng)絡(luò)部分
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用 GPRS無線通訊。
本系統(tǒng)由 SINAUT MD720-3 GPRS 調(diào)制解調(diào)器、天線和 GPRS通訊管理軟件
SINAUT MICRO SC (集成 OPC Server)等組成，實(shí)現(xiàn) S7-200 PLC 的 GPRS(GSM 移動(dòng)
無線網(wǎng)絡(luò))無線連接（如圖 1）。通過 GPRS 與 S7-200 控制器相連。
 6.總結(jié)
該方案是根據(jù)泗水自來水廠的實(shí)際情況制定的，具有很強(qiáng)的操作性，完全可以滿足
自來水廠系統(tǒng)改造的各項(xiàng)要求。
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