概述

　　從目前國內大部分的泵站控製和管（guǎn）理來看還是處於相當落後的狀況，與國（guó）外相比具有很（hěn）大的差異。在電氣控製上（shàng），自動化監控程度低，大部分的水處（chù）理（lǐ）設備僅有單級的常規控製。在管理水平上，大（dà）部分係統的管理記錄和統計都是手工操作（zuò）。汙水處理站的控製（zhì）和管理（lǐ）沒有形成區域化的網（wǎng）絡。隨著國民經濟的（de）飛速發展，對市政建設和管（guǎn）理提出了更高的要求。所以必需對現有汙（wū）水處理站的設備及控製和管理（lǐ）進行改造和完善。向國外無人化泵站監控管理發展，以達到減員增效和提高管理水平的目的。
　　由於我公司PMCC係列水泵控製櫃（guì）、配電係統本身已具備部分（fèn）自動化、智能化等特點，麵向水處理係統的集中控製係統就（jiù）是利用現有的PMCC控製櫃配電係統智能化優勢，結合現代網（wǎng）絡及自動化工控技術，完成現代泵站內分散的模擬量、數字量的數據采集、分（fèn）析、控製、管理（lǐ）。本著安全可靠、技術先進、經濟、實用的原則，我司開發（fā）的計算機監控係統完全滿足實時性、可靠性、可維（wéi）性、實（shí）用（yòng）性、安（ān）全性、可擴性、可變（biàn）性（xìng）等性能要求。

係統部分

　　我公司組構的係統采用SIEMENSS7-300係列PLC對係統（tǒng）進行監（jiān）視和控製，通過工業以（yǐ）太網網絡達（dá）到PLC和上（shàng）位機通訊的目的。同時（shí），采用通訊模塊與智能儀表等外部（bù）設（shè）備（bèi）進（jìn）行通（tōng）訊，以實現對儀表的遠程監控。
　　中央控製（zhì）室和（hé）PLC子站之（zhī）間以一個（gè）冗餘的100Mbps光纖工業以太網環網組成一個有線數據通信網絡係統。現場控製站在現場進（jìn）行工藝檢測（cè）參數、設備運行工況信號的采集、檢測和控製，並通（tōng）過該站的人機界麵對設（shè）備（bèi）運行操作，同時向（xiàng）中（zhōng）央（yāng）控製室進行實時傳送。中央控製室可監視（shì）各現（xiàn）場站的全部（bù）運行（háng）信息，在中央控製室可（kě）通過上位計算機控（kòng）製現場設備的啟動（dòng）和停止。係統（tǒng）預留（liú）的以太網（RJ45）接口保證了與其它係統及Internet的良好對接。最終保證了係統通訊及監（jiān）控的實時性（xìng）、完整性及（jí）穩定性。同時（shí）每套PLC櫃內均可安裝SIEMENS觸摸屏，使得在（zài）現 場（chǎng）對（duì）係統的監控簡單、直觀。
　　現場控製站在與設備通訊時，采用RS485的方式（shì），其通（tōng）訊介質為屏蔽雙絞線，其通訊速率最大可達187.5Kbit/S，10kV及其它線（xiàn）路的相關信號，通過智（zhì）能繼電保護裝置及智能空氣斷路器、用RS485的通（tōng）訊方（fāng）式與現場控（kòng）製站交換數據，每個間隔保護及測量裝置均作為現場控製站的從站（zhàn）。現場控（kòng）製站采用西門子S7300PLC，CPU采用315-2DP優質CPU，具有運算速度快（kuài），資源豐富等優點。配上激光打印機，可隨時（shí）記錄所需數（shù）據。計算機監控（kòng）軟件采用組態王、intouch、i-fix等知名組態軟（ruǎn）件，它具有畫麵（miàn）顯（xiǎn）示、趨勢曲線（xiàn）、報警處理、報表處理、數（shù）據管理、網上瀏（liú）覽等功能（néng）。
　　整個自控係統（tǒng）體現了西門子全廠（chǎng）一體化的先進自控理念，並且網絡結構完全（quán）符合現場總線的國際標準。

係（xì）統技術參數（shù）指標（biāo）描述

　　SIEMENSS7-300係列PLC是模塊化的PLC係統，能滿足中等性能要求的應用，其具有大範圍的（de）各種功能模塊可以非常好（hǎo）的滿足和適應自動控製任（rèn）務。由於簡單的（de）分散式結構和多界麵（miàn）網（wǎng）絡能力，使得應用十分靈活。S7-300還具有多樣的通（tōng）訊方式，多種不同的通訊處理器用來連接AS-I接口、PROFIBUS和工業以太網總線係統。通過強大的通訊功能，在自動控製係統之間或人機界麵（miàn）（HMI）和（hé）幾個自動控製係統之間，數據通訊能夠很好進行。由於（yú）簡單的結構，使得SIEMENSS7-300PLC易於簡單的（de）安裝和維護。而且，SIEMENSS7-300PLC提供了大量的功能支持（chí）和幫助用戶進行編程、啟動和維護，高（gāo）速的指令處理速度保證了控製（zhì）要求的快速響應。SIEMENS的S7-300係列PLC的程序掃描時間最大（dà）不（bú）超過150ms，CPU315-2DP數字量通道最（zuì）大可達16384，模擬量通（tōng）道可達1024。數字量模塊輸入最快可達（dá）0.1ms，模擬量每通道轉（zhuǎn）換時間最快可達2.5ms。同時，S7-300PLC采用模塊化（huà）設計（jì），PLC具有很好的擴展性，當任務規（guī）模擴（kuò）大並愈加複雜時，可隨時使用附（fù）加模塊對PLC進行擴展，使得係統在維護或升級時可（kě）以在短時間內快速完成，保（bǎo）證了係統（tǒng）的可維護性。
　　本係統采用了SIEMENS Industrial Ethernet網（wǎng）絡進行數據通訊。通訊模塊采用西門子工（gōng）業以太網光纖交換機模（mó）塊（OSM）。OSM模塊（kuài）能在對網絡可用性和診斷選項方麵具有較高（gāo）要求的控製級進行（háng）100Mbit/s的（de）交換機網絡（luò）配置。除了2個環口之外，OSM還有其它6個端口（任選ITP.RJ45或（huò）BFOC接口），可以連接其它終端和網絡段。可以保證快速、大量的數據通訊由於采用（yòng）光纖連接（jiē）可用於具有強烈電磁幹（gàn）擾（rǎo）的環（huán）境中（zhōng）完全避免了采用同等電氣方式時會遇到的如射頻（pín）幹擾、雷擊等方麵的危害。
　　監控站界麵開發采用（yòng）組態軟件（如（rú）KINGVIEW組態軟件（jiàn）），最快（kuài）係（xì）統刷新時（shí）間可達55ms，可以（yǐ）完全滿足係（xì）統對設備監控的實時性。組態王開發周期（qī）較短且可靠性高，便於維（wéi）護（hù）。監（jiān）控站（zhàn）界麵內容豐富，可完成所需控製及顯示功能。以組態王為例，“組態王”是在PC機上建立工業控製對象人機接口的一種智能軟件包，它以（yǐ）WindowsXP/Windows 2000/WindowsNT4.0中文操作係統作為其（qí）操作平台（tái），充分利用了（le）Windows圖形功能完備，界麵（miàn）一致性好（hǎo），易學易用的特點。使采用PC機開發的係統工程比以往使用專用機開發的工業控製係統更（gèng）有通用性，大（dà）大減少了工控軟件開發者的重複性工作，並可運用PC機豐富的軟件資源進行二次開發。同時組態王（wáng）軟件中集成了多種品（pǐn）牌、型號的PLC，通過簡（jiǎn）單的通訊（xùn）連接，能很（hěn）好的和（hé）PLC進（jìn）行通訊。
　　全（quán）密封（fēng）的麵板更適應工廠環境，而輕觸式屏幕、彩色麵板、逼真的動態（tài）立體視圖、方便的翻頁等功能更讓人覺得現場（chǎng）操作變得如（rú）此容易。按工藝需要，可以將按鈕、指示燈、數據設定、數據顯示、報警信息等都作到TP上。SIEMENS TIA 理論中很重要一個組成部分就是（shì）工業總線技術。USS或（huò）者PROFIBUS DP方案都是應用較廣泛的國際、國家標準。通過總（zǒng）線技術，可以將（jiāng）PLC、TP、WINCC、智能儀表等用通訊方式聯係到一起。如同INTERNET時代同（tóng）PCB時代的進步一樣，信息共享、可擴展性強是工業總線的優勢所在。
　　監控係（xì）統的控製櫃JP/10係列櫃體。采用防（fáng）塵設計（jì），防護等級達到IP54。在控製櫃電氣部分設計時，將充分考慮係統（tǒng）的通風、散熱、防潮及接地等多方麵因（yīn）素，保證內（nèi）部元器件的可靠運行（háng）。
　　係統配備的工控機（jī）可選用台灣研華公（gōng）司產品，硬件滿足下（xià）列（liè）配置，PCI係統總線、CPU為PIV2.8G、內存（cún）256M、硬盤80G、刻錄（lù）光驅、19英寸純平液晶顯示器，A3彩色/黑白激（jī）光打印機。
　　係（xì）統采用UPS不（bú）間斷電源，同時通（tōng）過RS485通訊接口可通過上位機對UPS的（de）工作狀態進（jìn）行監（jiān）控。

硬件係統

　　工業控製計算機（jī）
　　可編程控製器（qì）（PLC）及擴展模塊
　　工（gōng）業儀表
　　傳感器
　　信號變換（huàn）器
　　監控操作台
　　信號指示和報警係統
　　組態（tài）軟件和PLC程序

軟件功能

　　A、 自動監視主（zhǔ）回（huí）路的工作電壓和電流；
　　B、 自動監視各閘門的開合；
　　C、 自動監視水（shuǐ）位；
　　D、 實現啟閉機的“軟”手動操作；
　　E、 實（shí）時監控設備的運行狀況，當出現電機過載等故障時，發出報警信息，並啟動PLC應急處理程序；
　　F、 通過實時（shí）曲線方式描述各參數的變化（huà）及其（qí）趨勢（shì）；
　　G、 通過曆史趨勢曲線和報表等方式對曆（lì）史記錄進行處理，並可設置打印功能；
　　H、 網絡通訊功能滿足調度中心對現場參（cān）數的監視和遠程控製；
　　I、 操作權限保護，防（fáng）止無關（guān）人員幹預係統運行（háng）；
　　J、 自動（dòng）記錄操作的全過程（chéng）；
　　K、 提供係（xì）統操作的在線“幫助”功能；
　　L、 通過與EXCEL、數據庫等的實時連接，為其它應用軟件提供動態數據。

主要功（gōng）能畫麵

　　A、 係統主界（jiè）麵（miàn）
　　B、 手動操作（zuò）畫麵
　　C、 自動操作畫麵
　　D、 電氣運（yùn）行（háng）及監控畫麵
　　E、 報警畫麵
　　F、 報表及（jí）其打印畫麵
　　G、 “幫助”畫麵
　　H、 管理員界麵
　　I、 “實時曲線（xiàn）”畫麵
　　J、 “曆史（shǐ）曲線”畫麵

係統電磁兼容設計

　　在本（běn）係統中為減少噪聲幹擾，提高（gāo）係（xì）統（tǒng）抗擾能力，應對以下方麵作出要求：
　　A、 所有（yǒu）櫃子金屬部分通過最大可能表麵積進（jìn）行連接（jiē），如有必要，使用抓墊。
　　B、 合理設計及加裝進線。
　　C、 為了消除耦合噪聲，信號電（diàn）纜和動（dòng）力（lì）電纜分開敷設，最小間隔（gé）20cm。在動力電（diàn）纜和信號（hào）電纜（lǎn）間（jiān）使用隔離板，沿長度方向上要有多個接（jiē）地點（diǎn）。
　　D、 為降低耦合電容（róng）和耦合電感，電纜長度應盡可能（néng）短。備用電纜要兩端接地，可獲得附加的（de）屏蔽效果。
　　E、 數字信號電纜的屏蔽層通過最（zuì）大可能表（biǎo）麵積使兩端接地（發送器和（hé）接受器）。如果在屏蔽連接之間缺乏等電位的連接，為了減少屏蔽電流，應於屏蔽層並聯一個最小截麵為10mm2的等電位連接導體。在一般情況下，屏蔽（bì）層應幾處接地（兩櫃殼），屏蔽（bì）層接地點（diǎn）可有數處（chù）。
　　F、 模擬信號（hào）電（diàn）纜的屏蔽（bì）層兩端應具有很好的等電位。如在模擬電纜中（zhōng）有（yǒu）低頻噪聲源，則屏蔽（bì）層（céng）應僅接到調整器的模擬信號端。另外一端通過電容接地。
　　G、 為防止接觸器繼電器、電磁鐵、電磁操作時間繼電器件的幹擾，這（zhè）些器件必須（xū）使（shǐ）用抑製元件，如RC、二極管（guǎn）、壓敏電（diàn）阻，這些抑（yì）製元件必須直接接在線圈上。
　　H、 防止電源耦合而產生噪聲（shēng）。調速器和自動化（huà）裝置控製電子設備要接到不同的（de）電網上，為此要使用隔離變壓器對自動化裝置控（kòng）製電子設備進行供電。如多台櫃子需要外部24V電源，那麽多台櫃子不能共用一外部24V電源。
　　1、 為提高運行的可行性，係統設計為多點接地係統，具體（tǐ）的接地要求如下：
　　① 電機及動力電（diàn）纜屏蔽層通過塔架的基（jī）礎接地，接地電阻應小於4Ω。
　　② 軟啟動器（qì）櫃體通過接（jiē）地點接地，接地電阻應小於4Ω。
　　③ 信號電纜的接地，接地電阻應小於4Ω。
　　④ 低壓配電櫃可接（jiē）地，也可接零。