概述

　　從目前（qián）國內大部（bù）分的泵站控製和管理來看還是處於相當落後的狀況，與國外相比具（jù）有很大（dà）的差異。在電氣控製上，自動化監控程度低，大部分的水處理設備僅（jǐn）有單級的常規控製（zhì）。在（zài）管理水平上，大部分係統的管理記錄和統計都是手工操作。汙水（shuǐ）處理站的控製和管（guǎn）理沒（méi）有形成區域化的（de）網絡（luò）。隨著國民經濟的飛速（sù）發展，對市政建設和管理提出了更（gèng）高的要求。所以必需對現（xiàn）有汙水處理站的設（shè）備及控製和管理進行改造和完善。向國外無人化泵站監控管理發展，以達到減員增效和提高（gāo）管理（lǐ）水平的目（mù）的。
　　由於我公司PMCC係列水泵控製櫃、配電（diàn）係統本身已（yǐ）具備部分自動化、智能化等特點，麵向水處理係統的集中控製係統就是利用現有的PMCC控製（zhì）櫃配電係統智（zhì）能化優勢，結合現代網絡及自（zì）動化工控技術，完成現代泵站內分散的（de）模擬量、數（shù）字量的數據采集、分析、控製、管理。本著安全可靠（kào）、技術先（xiān）進、經濟、實用的原則（zé），我司開（kāi）發的計算機監控係統完（wán）全滿（mǎn）足實時性、可靠性、可（kě）維性、實用性、安全性、可擴性、可變性等性能（néng）要求（qiú）。

係統部分

　　我公司組構的係（xì）統采用SIEMENSS7-300係列PLC對係統進行監視和控製，通（tōng）過工業以太網網絡達到PLC和上位機通訊的目的（de）。同時，采（cǎi）用通訊模塊與智（zhì）能儀表等外部設備進行通訊，以實現對儀表的遠程監控。
　　中央控製（zhì）室和PLC子站之間以（yǐ）一個冗餘的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行工藝檢測（cè）參數、設備（bèi）運行工況信號的采集、檢測和控製，並通過該站的人機界麵對設備運行操作（zuò），同時向中央控製室進行實時傳送。中央（yāng）控製室可監視各現場站的全部運行信息，在中（zhōng）央控製室可通過上位計算機控（kòng）製現場設備的啟動和停止。係（xì）統預留的以太網（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（tōng）訊及監（jiān）控的實（shí）時性、完整性及穩定性。同時每套PLC櫃內均可安裝SIEMENS觸摸屏，使得在現 場對係統的監控簡（jiǎn）單、直（zhí）觀。
　　現場控製站在與設備通訊時，采用RS485的方式，其通訊介質為屏蔽雙絞線，其通訊速率（lǜ）最大（dà）可達187.5Kbit/S，10kV及其它線路的相關信（xìn）號，通過智（zhì）能繼電保護裝置及智（zhì）能空氣斷路器、用RS485的通訊方式與現場控製站（zhàn）交換數據，每個間隔（gé）保護及測量裝置均作為現（xiàn）場（chǎng）控製站的從站。現場控製站采用西門子S7300PLC，CPU采用315-2DP優質CPU，具有運算速度快，資源豐富等優點。配（pèi）上激光打印機，可隨時記錄所需數據。計算機監控軟件采用組態王、intouch、i-fix等（děng）知名組態軟件，它具有畫麵（miàn）顯示、趨勢曲線、報警處理、報表處理、數據管理、網上瀏覽等功能。
　　整個自控係（xì）統（tǒng）體現了西門（mén）子全廠（chǎng）一體化的先進自控理念，並且網絡（luò）結構完（wán）全符合現場總線的國際標（biāo）準。

係統（tǒng）技術參數指標描述

　　SIEMENSS7-300係列PLC是模塊化的PLC係統，能滿足（zú）中等性能要求的應用，其具有大範圍的各種功（gōng）能模塊可以非常（cháng）好的滿足和適應自動控製任務。由於簡單的分散式（shì）結構和多界麵網絡能力，使得應用十分靈活。S7-300還具有多（duō）樣的通訊方式，多種不（bú）同的通（tōng）訊處理器用（yòng）來連接AS-I接口、PROFIBUS和工業（yè）以太（tài）網總線（xiàn）係統。通過強（qiáng）大的通訊功能，在自動（dòng）控製係（xì）統之間或人機界麵（HMI）和幾（jǐ）個自（zì）動控製係統之間，數據通訊能（néng）夠很（hěn）好進行。由於簡單的結構（gòu），使得（dé）SIEMENSS7-300PLC易於簡單的安裝和維護。而且，SIEMENSS7-300PLC提供了大量的功能支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護（hù），高速的指令處理速度保證了控製要求的快速響應。SIEMENS的S7-300係列PLC的程序掃描時間最大不超過150ms，CPU315-2DP數字量通道最大可達16384，模擬（nǐ）量通道可達1024。數字量模塊輸入最快可達0.1ms，模擬量每通（tōng）道（dào）轉換時間最快可達2.5ms。同時，S7-300PLC采用模塊化設計（jì），PLC具有很好的擴展性（xìng），當任務規模擴大並愈加複雜時（shí），可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展，使得係統（tǒng）在維護或升級（jí）時（shí）可以（yǐ）在短時間內快速完成（chéng），保（bǎo）證了係統的可維護性。
　　本係統采用了SIEMENS Industrial Ethernet網絡進行數據通訊。通訊模塊采用西門子工業以太網光纖交換機模塊（kuài）（OSM）。OSM模塊能在對網絡可用性和診斷選項方麵（miàn）具有較高（gāo）要（yào）求的（de）控製級進行100Mbit/s的（de）交換機網絡配（pèi）置。除了2個環口之外，OSM還有其它6個端口（任選ITP.RJ45或BFOC接口），可以連接其它（tā）終端（duān）和（hé）網（wǎng）絡段。可以保證快（kuài）速、大量的數據通訊由於采用光纖連接可用於具有強烈電磁幹擾的（de）環境中完全避免了采用同等電氣方式時會遇到的如（rú）射頻幹擾、雷擊等方麵的危害。
　　監控（kòng）站界麵開發采用組態軟件（如KINGVIEW組態軟件），最快係統刷新時間可達55ms，可以完全滿足係統對（duì）設備監控的實時性。組態王開發周期（qī）較短且可靠性高，便於維護。監控站界麵內容豐富，可完成所需控製及顯示功能。以（yǐ）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WindowsXP/Windows 2000/WindowsNT4.0中（zhōng）文操作係統（tǒng）作為其操作平台，充分利用（yòng）了Windows圖形功能完備，界（jiè）麵一致性好，易學易用的特點。使采用PC機開發的係統工（gōng）程比（bǐ）以往使用專用機開發的工業（yè）控製係統更（gèng）有通用性，大大減少了（le）工控軟件開發者的（de）重複性工（gōng）作（zuò），並可運用PC機豐富的軟件（jiàn）資源進（jìn）行二次開發。同時組態王軟件中集成了多（duō）種品牌、型號的PLC，通過簡單的通訊連接，能很好（hǎo）的和PLC進行通訊。
　　全密（mì）封的麵板更適應工廠環（huán）境，而輕觸式屏幕、彩色（sè）麵板（bǎn）、逼真的動態立體視圖、方便的翻頁等功能更讓人（rén）覺得現場操作變得如此（cǐ）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（děng）都作到TP上（shàng）。SIEMENS TIA 理論中很重要一個組成部分（fèn）就（jiù）是工（gōng）業總線技術。USS或者PROFIBUS DP方案都是應用較廣（guǎng）泛的國際、國家標準（zhǔn）。通過總線（xiàn）技術，可（kě）以將PLC、TP、WINCC、智能（néng）儀表等用通訊方（fāng）式聯係（xì）到（dào）一起。如同INTERNET時代同PCB時代的進步一樣，信息共享（xiǎng）、可（kě）擴展性強（qiáng）是工業總線的（de）優勢所在。
　　監控係統（tǒng）的控製櫃JP/10係列櫃體（tǐ）。采用防塵設計，防護等級達到IP54。在控製櫃電氣部分設計時，將充分考慮係統的通風、散熱、防潮及接地等多方麵（miàn）因素，保證內部元器（qì）件（jiàn）的可靠運行（háng）。
　　係統配備的工控機可選用台灣研華（huá）公司產品（pǐn），硬件滿足下列配置，PCI係統總線、CPU為PIV2.8G、內存（cún）256M、硬盤（pán）80G、刻錄光驅、19英寸純平液晶顯示器，A3彩色/黑白激光打印機。
　　係統采用UPS不間斷電源，同時通過RS485通訊接口可通過上位機對UPS的工作狀態進行監控。

硬件係統

　　工業控製計算機
　　可編（biān）程控製器（PLC）及擴展模塊
　　工業儀表
　　傳感器
　　信號變換器
　　監控操作（zuò）台
　　信號指（zhǐ）示（shì）和報警（jǐng）係統
　　組態軟件和PLC程序

軟件功能

　　A、 自動監視主回路的工（gōng）作電（diàn）壓（yā）和電流（liú）；
　　B、 自動監視各閘門（mén）的開合；
　　C、 自動監視水位；
　　D、 實現啟閉機（jī）的“軟”手動操作；
　　E、 實時監控設備的運行狀況（kuàng），當出現電機（jī）過載等故障時，發出報警信息，並啟動PLC應急處理程序；
　　F、 通過實時曲線方式描述各參數的變化（huà）及（jí）其趨勢；
　　G、 通過曆史趨勢曲線和報表等方（fāng）式對曆史記（jì）錄進行處（chù）理，並可設置打印功能；
　　H、 網絡通訊功能滿足調度中心對現（xiàn）場參數的監視和遠程控製；
　　I、 操作權限保護，防止無關人員幹（gàn）預係統運行；
　　J、 自（zì）動記錄操作的全過程；
　　K、 提供係統操作的在線“幫助（zhù）”功能；
　　L、 通過與EXCEL、數據庫等的實時連接，為其它應用（yòng）軟件提供動態數據。

主要功（gōng）能畫麵

　　A、 係統主（zhǔ）界麵
　　B、 手動操作畫麵
　　C、 自動操（cāo）作（zuò）畫麵
　　D、 電氣運行及監控畫麵
　　E、 報警（jǐng）畫麵
　　F、 報（bào）表及其打（dǎ）印畫麵
　　G、 “幫助”畫麵
　　H、 管理員界麵
　　I、 “實時曲線”畫麵
　　J、 “曆史曲線（xiàn）”畫麵

係（xì）統電磁兼容設計

　　在本係統中（zhōng）為減少（shǎo）噪聲幹擾，提高係統抗擾能力，應對以下方麵作出要求：
　　A、 所有櫃子金屬部分通過最（zuì）大（dà）可能表麵積進行（háng）連（lián）接，如有必（bì）要，使（shǐ）用抓（zhuā）墊。
　　B、 合理設計及加裝進線。
　　C、 為了消除耦合噪聲，信號電纜和動力電纜分開（kāi）敷設，最小（xiǎo）間隔20cm。在動力電（diàn）纜和信號電纜間（jiān）使用隔離（lí）板，沿長度方向上要有多個接（jiē）地點。
　　D、 為降低耦合電容和（hé）耦合電感，電纜長度應盡可能短。備用電（diàn）纜要兩端接地，可獲（huò）得附加的屏蔽效果。
　　E、 數字信號電纜的屏蔽層通（tōng）過最大可能表麵積使兩（liǎng）端接地（dì）（發送器和接受器）。如果在屏蔽連接之間缺乏（fá）等電位的連接，為了減少屏蔽電流，應於屏蔽層並聯一個（gè）最小（xiǎo）截麵為10mm2的等電位連接導體（tǐ）。在一般情況下，屏蔽層應幾（jǐ）處接地（兩櫃（guì）殼），屏蔽（bì）層接地點可（kě）有數處。
　　F、 模擬（nǐ）信號電纜（lǎn）的屏蔽層兩（liǎng）端應具有很好的等電位。如在模擬電纜中有（yǒu）低頻噪（zào）聲源，則屏蔽層應僅（jǐn）接到調整器的（de）模擬信號端。另外一端通過電容接地。
　　G、 為（wéi）防止接觸器繼電器、電磁鐵、電磁操作時間繼（jì）電器件的幹擾，這些器件（jiàn）必須使用抑製元件，如RC、二極（jí）管、壓敏電（diàn）阻（zǔ），這些抑製元件必（bì）須直接接在線圈上。
　　H、 防（fáng）止電源耦合而產生噪聲。調速器和自動化裝置控製電子設備要接到不同的電網上，為此要使用隔離變壓器對自動化裝置控製電（diàn）子設備（bèi）進行供電。如多台櫃子需要外部24V電源，那麽多台櫃子（zǐ）不能共用一外（wài）部24V電源（yuán）。
　　1、 為（wéi）提高運行的可行性，係統設計為（wéi）多點接地（dì）係統，具（jù）體的接地要求如下：
　　① 電機及動力電（diàn）纜（lǎn）屏蔽層通過塔架的基礎接地，接地（dì）電阻應小於4Ω。
　　② 軟啟動器櫃體通過接地點（diǎn）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（guì）可（kě）接地，也可接零（líng）。