1.項目簡介

泵站作為市政建設(shè)和管理工程的主要設(shè)施，擔(dān)負(fù)著城市排水防澇的重要任務(wù)。泵站控制系統(tǒng)的自動化監(jiān)控和管理具有重要意義，能達到減員增效和提高管理水平的目的，易控應(yīng)用于某泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對雨水泵房和污水泵房的自動化監(jiān)測和控制。

泵站建立獨立的功能完善的就地自動化控制系統(tǒng)，建立集中監(jiān)測和控制室，實現(xiàn)泵站的自動化運行控制。泵站內(nèi)各種設(shè)備的運行均由泵站就地控制系統(tǒng)直接控制，泵站就地控制系統(tǒng)是根據(jù)液位等泵站運行工況來進行控制的。泵站接收污水治理工程中央監(jiān)控系統(tǒng)下載的全局性運行數(shù)據(jù)和調(diào)控指令，作為泵站自動控制的條件參數(shù)，以配合實現(xiàn)污水治理工程中央監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)定的基于流量的控制。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

泵站系統(tǒng)采用分層控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分為三層：

信息層：監(jiān)控計算機
控制層：PLC與遠程IO子站
設(shè)備層：閥門、水泵、流量計、水位計等現(xiàn)場設(shè)備

信息層位于中央控制室，利用易控(INSPEC)組態(tài)軟件設(shè)計完成整個監(jiān)控系統(tǒng)的圖形界面，以及監(jiān)控數(shù)據(jù)報表等。可對全泵站生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行收集以及集中控制，設(shè)有上位機2臺（工程師站、操作員站各一臺）以及相關(guān)打印機與不間斷電源UPS，上位機通過以太網(wǎng)與PLC分站連接；設(shè)有模擬屏，顯示全泵站的電力監(jiān)控情況。

控制層負(fù)責(zé)對現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)的采集，以及對現(xiàn)場設(shè)備進行監(jiān)控。PLC主站通過以太網(wǎng)與上位機進行連接，通過DeviceNet與遠程IO子站進行連接。

設(shè)備層由現(xiàn)場儀表、電機、閥門及其他執(zhí)行設(shè)備等組成。這些儀表設(shè)備通過24VDC開關(guān)量信號及4－20mA模擬信號與PLC遠程IO站連接，把工藝參數(shù)、運行狀態(tài)送到PLC，而PLC則實現(xiàn)對設(shè)備的控制。

上位監(jiān)控系統(tǒng)完成全站的自動化運行及其管理。下位PLC采用GE公司的90-30系列PLC、遠程I/O子站采用Beckhoff公司的BK5220系列I/O模塊。下位PLC共有3臺，分別負(fù)責(zé)水位測量、電力監(jiān)控、水泵啟停等工作。下位PLC通過以太網(wǎng)模塊接入Hub與上位機進行通訊，下位PLC與遠程IO子站通過Device net網(wǎng)絡(luò)進行通訊。PLC1共有6個遠程IO子站，PLC3共有11個遠程IO子站，PLC2沒有帶子站。泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
由于季節(jié)性變化，所有泵站在不同季節(jié)將采取不同的運行模式，該泵站全年運行模式如下：

模式一：旱季無雨時或初雨且尚未超過截流水量時，僅有截流污水泵交替運行或滿負(fù)荷運行。
模式二：初雨且已超過截流水量時，截流污水泵滿負(fù)荷運行，雨水調(diào)節(jié)池啟用。
模式三：降雨繼續(xù)，雨水調(diào)節(jié)池已儲滿時，截流污水泵滿負(fù)荷運行，雨水泵開始防汛排澇運行。
模式四：降雨結(jié)束，雨水泵停運，調(diào)節(jié)池開始放空時，僅有截流污水泵交替運行。
模式五：旱季無雨，雨水泵試車時，截流污水泵暫時停止運行。
模式六：泵站大修。

3.系統(tǒng)特點

? 系統(tǒng)運行可靠。提供雨污水外排工程的運行監(jiān)視，提供工程范圍內(nèi)主要設(shè)備的運行監(jiān)視，提供故障報警和事故狀態(tài)下應(yīng)急處理的方案及手段。

? 系統(tǒng)運行經(jīng)濟。充分發(fā)揮泵組的提升能力和管網(wǎng)系統(tǒng)對雨污水的運載能力，動用最少的機電設(shè)備，最小的能耗，達到最大的排放能力。

? 實現(xiàn)對包括泵站等設(shè)施內(nèi)的全部儀表和機電設(shè)備的監(jiān)控。污水泵房的控制分三層實現(xiàn)，即中央控制、就地控制和基本控制，雨水泵房不設(shè)中央控制，僅有就地控制和基本控制。

? 完善的數(shù)據(jù)采集，對全廠主要設(shè)備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)自動定時的進行采集，并存于實時數(shù)據(jù)庫，供計算機系統(tǒng)實現(xiàn)畫面顯示、制表打印及完成各種計算、控制等功能時使用。

? 安全運行監(jiān)視：中控室值班運行人員借助監(jiān)控系統(tǒng)人機界面，監(jiān)視泵站的生產(chǎn)過程和運行情況，各點參數(shù)及其變化趨勢和設(shè)備狀態(tài)，在運行狀態(tài)發(fā)生變更時能及時進行分析和處理。

? 實現(xiàn)自動控制，減輕泵站運行人員的勞動強度，提高安全運行水平。

4.系統(tǒng)方案

污水泵房和雨水泵房的控制相對獨立，分別設(shè)置各自的基于可編程序邏輯控制器（PLC）所構(gòu)成的污水泵房控制子系統(tǒng)和雨水泵房控制子系統(tǒng)。變電所設(shè)置獨立的自動化控制系統(tǒng)，并和集控室的計算機系統(tǒng)連接。在集控室設(shè)置兩臺監(jiān)控計算機（一用一備）用以管理、協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的工作，其顯示屏和鍵盤構(gòu)成泵站就地控制系統(tǒng)的操作界面。污水泵房和雨水泵房的PLC分別負(fù)責(zé)與污水治理工程中央監(jiān)控主站及市區(qū)排水信息系統(tǒng)的通信。

監(jiān)控計算機、污水泵房控制PLC、雨水泵房控制PLC、變電所自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集總器等設(shè)備采用工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）相互連接。PLC與水泵、閘門等機械設(shè)備的控制箱之間采用DeviceNet總線相互連接。儀表的模擬量和脈沖量信號則通過遠端I/O模塊轉(zhuǎn)接入DeviceNet。

泵站與污水治理工程中央監(jiān)控主站的通信使用兩個信道：常用信道采用市數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng) (DDN)；備用信道為無線通信信道，經(jīng)SA泵站轉(zhuǎn)接至位于M2泵站的污水治理工程中央監(jiān)控主站。通信規(guī)約采用IEC60870.5-101，非平衡傳輸模式，實現(xiàn)輪詢方式下的逢變則報。

泵站與市區(qū)排水信息系統(tǒng)的常用通信方式為無線通信方式，備用為撥號電話線路。

污水泵房的控制分三層實現(xiàn)，即中央控制、就地控制和基本控制。

雨水泵房不設(shè)中央控制，僅有就地控制和基本控制。

中央控制層：中央控制層提供系統(tǒng)的宏觀調(diào)度，維持系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)。本工程污水泵房的（遠程）中央控制室是位于M2泵站的中央監(jiān)控主站。中央控制室能夠?qū)υ摫谜具M行遠程的數(shù)據(jù)采集和運行參數(shù)設(shè)定，但不直接控制該泵站的設(shè)備。

就地控制層：就地控制的優(yōu)先級高于中央控制，利用PLC的邏輯控制功能，提供設(shè)備的自動控制及關(guān)聯(lián)設(shè)備的聯(lián)動、連鎖控制。本工程的就地控制操作界面是集中控制室的監(jiān)控計算機屏幕，PLC能根據(jù)監(jiān)控計算機發(fā)出的指令及預(yù)先制定的規(guī)則和調(diào)節(jié)方法自動控制現(xiàn)場設(shè)備。

基本控制層：基本控制具有最高的控制優(yōu)先級，當(dāng)設(shè)備操作箱的控制方式手柄處于“手動操作”時，監(jiān)控計算機和PLC發(fā)出的控制命令被屏蔽，現(xiàn)場設(shè)備可以在配電屏或控制柜上實現(xiàn)手動操作與檢查。這些配電屏或控制柜需提供基本的控制連鎖或聯(lián)動。

5.軟件應(yīng)用

泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的上位監(jiān)控由易控(INSPEC)組態(tài)軟件開發(fā)實現(xiàn)，建立獨立的、功能完善的雨水泵房和污水泵房統(tǒng)一控制系統(tǒng)，具備集中監(jiān)測、控制室，實現(xiàn)泵站的自動化運行控制功能，其中監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括實時檢測各項數(shù)據(jù)，定時打印數(shù)據(jù)報表，查詢歷史數(shù)據(jù)、報警信息、顯示流量曲線等。