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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、電話報數(shù)、現(xiàn)場手動操作的原始調(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，縮短檢修時間，減少停水次數(shù)。水流量等的實(shí)時各監(jiān)
測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端可自動采集生產(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)有五處水源和一個供水調(diào)度中心，5個水源地中有四個是老水源地，一個是新建水源地。四個老水源地配套的供水泵都是通過低壓配電柜直接啟動，無任何調(diào)速措施，只是通過開啟供水泵的臺數(shù)來控制水網(wǎng)壓力。新建水源地未接入水網(wǎng)。供水調(diào)度中心裝備一臺上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)和一個城區(qū)供水工藝流程圖，水源地各臺供水泵與調(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、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，并自動控制調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行速度和臺數(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)水泵具有軟啟動功能，
消除啟動沖擊電流，延長了設(shè)備使用壽命。系統(tǒng)水泵具有自動定時循環(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
障時能自動停止工作并報警輸出；系統(tǒng)具有自檢、故障判斷、故障記憶、故障
顯示、自動啟動備用、超壓和欠壓報警、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，自動關(guān)閉主
泵，開啟小泵達(dá)到節(jié)能降噪。
備有手動開關(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 .
配備兩臺工作站計(jì)算機(jī)，每臺計(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)定報警限值，當(dāng)測量值超過設(shè)定值時產(chǎn)生聲
音報警，形成報警記錄，并在報警解除及確認(rèn)過程進(jìn)行記錄。
通過設(shè)置事故追憶條件，當(dāng)事故條件滿足時可以對事故發(fā)生點(diǎn)前、后指定時間段的
數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，便于事故分析。
通過報警顯示組件及事故追憶組件可以方便地查詢報警信息及事故數(shù)據(jù)。  5.6.4.實(shí)時/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)時趨勢。  5.6.5.顯示、打印班報、日報
利用自由報表組件生成班報及日報。自動報表功能強(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
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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