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基于无线传输的供水自动化控制系统方案
某水厂按功能分为两部分,一部分是水源地;另一部分是水厂区,二者距离 2000m.水源地的任务是通过15台深井泵对水厂区的蓄水池进行供水;而水厂区的任务是对水池的水进行消毒处理,达标后,通过加压泵向市区管路进行恒压供水.
该厂有15口水源井(不含后期扩容井)及1 个水厂,水源井潜水泵电动机容量为××KW,配水厂内有配水泵房×座、清水池×座、变电站×个、加氯间×座,配水泵房内有×台配水泵,其中×台为变频调速泵,×台工频泵,加氯间有×台加氯机,另外配水管设有×个远端压力测量点.
为了充分、合理和科学地利用及调配水资源,提高工作效率;同时考虑到此项目中的水源地与水厂调度中心有一定的距离(2 km),采用主、从站PLC+数传电台的数据传输方式,并以此为基础搭建整个自来水厂的监控系统.
同时针对水厂制供水过程的特点和对控制系统的功能要求,并根据该厂的具体情况,决定采用西门子的S7-200和300系列PLC完成整个系统的现场数据检测、数据处理及计量以及水源地现场数据的采集与深井泵的控制.上位机软件采用紫金桥软件技术公司的e尔组态软件3.6,它具有设计起点高、适应性强,应用面广的特点,已经在国家“九五”项目、国家“863”计划、CIMS示范工程中发挥了 重要作用.软件的安全性、稳定性和 先进性都达到或超过了国内外同类软件的水平.价格与国内外同类软件相比更是有绝对的优势,目前已经广泛应用于供水、石化、炼油、冶金、电力、化工、汽车、环保、时政、交通、智能楼宇、水利等诸多行业.
水厂对控制系统的要求:
1、分散性
此水厂最大的特点是地域分散.水源地距离厂区2公里,同时各取水井之间相距500米以上,此外还要考虑到供水管的各取压点,这样就造成整个系统I/O点分散,因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系统.此外,控制功能也具有分散性,如各配水泵、水源井能分别地,互不影响地进行起动或停止控制.
2小型化、集成化
以水源井为例,泵房内通常只有一口井,对一台泵的控制点数很少,对于先进的碳纤维树脂基复合材料以其比强度高、可设计性、抗疲劳性能好、耐腐蚀性强和高阻尼的性能特点管测压点也很少.因此为了降低系统造价,控制系统需要小型化、低成本同时性能稳定的PLC控制器.我们选用西门子的S7-200系列,它可以充分满足工程的需要.
3集中监控
为了节省人力,降低吨水成本,水源井常常是无人值守,操作人需要在主控室对整个水厂管、取水泵站进行集中监控.
4 自适应性
水源井泵房内环境温度一年四季变化很大,对于北方地区更是如此,此外供水量随着季节和白天、夜晚有很大变化,控制系统应能适应环境和供水量的变化,保持稳定供水.
5 可扩展性
系统应采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品,并考虑一定的余量,为将来水厂的扩建及系统的变更打下基础.
系统构成:
控制系统硬件
在控制系统中,用于各水源井泵站及配水泵房监控的PLC采用西门子的S7-200系列(具体视点数规模而定),主控室PLC采用西门子的S7-300系列,各泵房的变频器、配电柜、传感器、仪表不在此方案列举.主控室操作站计算机选用研华P4工控机,推荐配置见下表
无线通讯电台采用美国MDS公司数字电台MDS 2710.
控制系统监假发套控组态软件
水厂的人机监控系统由位于水厂主控室的两套装有E尔组态软件的计算机操作站(一用一备)组成.同时可以在厂内各控制室、站或办公室安装客户端,进行远程、分布式监控.操作现在站安装Windows2000操作系统作为E尔运行平台.它可以提供监视、控制及数据采集等全部功能,是一个使用方便、可扩展性强、监控性能高的监控组态软件.具有以下特点
1.络化体系结构
2.高效性:具体体现在采集速度10ms以下、历史精度为1ms、画面刷新小于100ms、络通信延迟小于10ms
3.独有的画面导航树功能
4.组件式结构,易于为用户定制开发
5.适用于大规模络化应用
6.单机版便宜,络版客户端价格低
7.功能分层,可以在点一级、数据库脚本、画面脚本三个层面上实现你的计算式逻辑,前两级计算可被多个用户共享,后一级可以实现客户端特有逻辑(一般用于画面)
通过组态可以方便地由主站PLC中获取整个监控系统的状态参数及运行数据.可以实时监测水厂及水源地的各个现场数据、报警状态;显示与打印电流、压力及流量等各种曲线及报表,并将数据存入实时数据库中.此外,通过紫画布金桥强大的绘图功能,可以使界面更友好、生动,且操作方便.通过人机交互,可以方便地控制整个系统的运行.
3.通讯
主、从站PLC的通信主要是完成水源地深井泵的控制及现场数据的采集.由于水源与水厂有一定的距离(2KM),采用无镁碳砖开动实验机进行实验线数传电台进行数据传输具有费用较低、组方便、数据量大、实时性要求高、覆盖范围在50公里以内建专方式合算且不受制于人,十分适合城市供水的控制要求.
控制系统功能
1.就地和远程控制方式.各配水泵、输水泵通过电气控
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