污水處理廠水泵遠程控制系統解決方案
發布日期：2016-04-20 14:24 瀏覽次數：
康卓科技污水處理廠水泵遠程控制系統由控制部分、檢測部分、執行部分組成。由于系統控制要求復雜，又考慮到中央泵房和中央變電所硐室環境條件，控制部分和控制核心選用高性能可編程序控器。
檢測部分分為兩部分：
1.模擬量檢測部分。其主要由水倉水位傳感變送器、流量傳感變送器、壓力變送器、負壓變送器、溫度傳感變送器等組成，此部分用于中央泵房主排水系統運行參數的檢測。
2.開關量檢測部分。將高壓啟動柜中的真空斷路器狀態、電動閥的工作狀態與啟閉位置、等開關量信號接入PLC，可檢測系統運行狀態。
水泵遠程控制系統控制方式
根據水倉水位自動開啟、停止水泵的運轉，對運行中的各種狀態參數進行實時監控，同時通過接口將數據上傳至地面集控室。
（1） 根據所監測的水位信號，可設定出低水位、運行水位和3個上限水位信號及危險水位。低水位時停泵；高水位時水泵運行；根據上限水位逐臺投入備用水泵同時運行；危險水位時起動水泵全部運行。同時根據水位變化計算涌水量，當涌水量增大或突變時啟動水泵運行，以減少突水事故的發生。
（2）每臺水泵可設置“就地控制”、“半自動控制”、“自動控制”和“檢修方式”四種工作方式，該方式可直接在控制器上進行設定。
①水泵系統采用真空泵或射流法抽真空：
系統根據水位狀態或者操作員命令啟動相應設備進行抽真空工作。
當真空壓力達到要求后將自動啟動水泵電機，然后打開水泵出水管路電動閘閥進行排水。
若電動閘閥打開后一定時間內水泵壓力未達到設定值（一般是因為水泵或上水管路漏氣導致）系統將會自動停止水泵運行并關閉電動閘閥同時報警。
②水泵系統停止運行：
當水倉水位達到低位時將先自動關閉排水管路電動閘閥，電動閘閥關閉到位后（若一定時間內未關到位則按故障方式停止）停止水泵電機。
③系統設置低限水位、運行水位、3個上限水位和危險水位等多種水位線。當水位達到高限水位時，系統自動啟動 “運行泵” ；按上限水位設置系統自動啟動下一個“運行泵” ；達到危險水位時啟動全部水泵并位時停止一個“運行泵” ；當達到低位時自動停止另一個“運行泵”。
（3）根據實際需要也可切換到手動控報警 。水位低于上限水位時自動停止“備用泵” 。此方式下操作人員可通過手動控制按扭人工手動控制各臺水泵電機的起停及各電動閘閥開關。
（4）當出現水位超限、開關故障、壓力下降、流量下降等故障時系統將自動停止運行，并語音提示、報警。
數據采集
（1）數據采集形式
主要分為兩類：模擬量數據和數字量數據。
模擬量檢測的數據主要有：電機運行功率、電壓、電流、水泵軸溫、電機溫度、軸承溫度、排水管流量、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力；數字量檢測的數據主要有：水泵高壓啟動柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態，電動閥的工作狀態與啟閉位置、開度顯示，真空泵工作狀態，電磁閥狀態。
數據自動采集主要由PLC實現，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續檢測水倉水位，采集電機電工參數、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監測水泵、電機的運行狀況，超限即報警，以避免水泵和電機損壞。PLC的數字量輸入模塊將各種開關量信號采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據，控制排水泵的啟停。
（2）自動輪換工作
為了防止因備用泵及其電氣設備或備用管路長期不用而使電機和電氣設備受潮或其他故障未及時發現，工作泵出現緊急故障需投入備用泵時，而不能及時投入以至影響礦井安全，本系統程序設計了多臺泵自動輪換工作控制，控制程序將水泵啟停次數及運行時間和管路使用次數及流量等參數自動記錄并累計，系統根據這些運行參數按一定順序自動啟停水泵和相應管路，使各水泵及其管路的使用率分布均勻。當某臺泵或所屬閥門故障，系統自動發出聲光報警，并在觸摸屏上動態閃爍顯示，記錄事故，同時將故障泵或管路自動退出輪換工作，其余各泵和管路繼續按既有順序自動輪換工作，以達到有故障早發現、早處理，以免影響礦井安全生產的目的。
（3）自動控制
系統控制設計選用了德國西門子公司生產的S7--300型PLC為控制主機，該機為模塊化結構，由PLC機架、CPU、數字量I/O、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構成。PLC自動化控制系統根據水倉水位的高低，合理調度水泵，自動準確發出啟、停水泵的命令，控制多臺水泵運行。
為了保證井下安全生產，系統可靠運行，水位信號是水泵自動化一個非常重要的參數，因此，系統設置了兩套水位傳感器，模擬量和機械式液位傳感器，兩套傳感器均設于水倉的排水配水倉內，PLC將接收到的模擬量水位信號分成若干個水位段，計算出單位時間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，同時檢測井下供電電流值，計算用電負荷率，根據礦井涌水量和用電負荷，控制在用電低峰和一天中電價較低時開啟水泵，用電高峰和電價高時停止水泵運行，以達到避峰填谷及節能的目的。
（4）動態顯示
動態模擬顯示選用德國西門子TP--270型觸摸式工業圖形顯示器（觸摸屏），系統通過圖形動態顯示水泵、真空泵、電磁閥和電動閥的運行狀態，采用改變圖形顏色和閃爍功能進行事故報警。直觀地顯示電磁閥和電動閥的開閉位置，實時顯示水泵抽真空情況和壓力值。
用圖形填充以及趨勢圖、棒狀圖和數字形式準確實時地顯示水倉水位，并在啟停水泵的水位段發出預警信號和低段、超低段、高段、超高段水位分段報警，用不同音響形式提醒工作人員注意。
采用圖形、趨勢圖和數字形式直觀地顯示管路的流量，對井下用電負荷的監測量、電機電工參數和水泵負荷、水泵軸溫、電機溫度等進行動態顯示、 超限報警，自動記錄故障類型、時間等歷史數據，以提醒工作人員及時檢修，避免水泵和電機損壞。
系統功能
（1） PLC控制程序采用模塊化結構，系統可按程序模塊分段調試，分段運行。該程序具有結構清晰、簡捷、易懂，便于模擬調試，運行速度快等特點。
（2） PLC自動檢測水位信號，計算單位時間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行臺數，合理地調度水泵運行。
（3）系統根據水位和壓力控制原則，自動實現水泵的輪換工作。
（4）系統具有通訊接口功能，PLC可同時與操作屏及地面監測監控主機通訊，傳送數據，交換信息，實現水泵自動監控功能。
(5)系統可根據投入運行泵組的位置，自動選擇啟動真空泵，若在程序設定的時間內達不到真空度，便有報警輸出。
(6)在操作屏上動態監控水泵及其附屬設備的運行狀況，實時顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數，超限報警，故障點自動閃爍。具有故障記錄，支持歷史數據查詢等功能。
(7)系統保護功能有以下幾種：
超溫保護：水泵長期運行，當軸承溫度或定子溫度超出允許值時，通過溫度保護裝置及PLC 實現超限報警。
流量保護：當水泵啟動后或正常運行時，如流量達不到正常值實現報警，具有通過流量保護裝置使本臺水泵停止運行，自動轉換為啟動另一臺水泵的功能。?
電動機故障：利用PLC及觸摸屏監視水泵電機過電流、漏電、低電壓等電氣故障時實現報警，具有參與控制功能。
電動閘閥故障：由閘閥的限位、開度指示檢測故障，并參與水泵的聯鎖控制。
(8)其它要求
水泵監控系統可以工作的工作方式有：就地手動工作方式、集中控制工作方式、遠程控制工作方式、檢修運行方式。
就地手動工作方式：各水泵的啟停控制均有就地開關柜人工操作按鈕進行，在PLC控制柜上不能開啟水泵，只保留在觸摸屏控制水泵外圍設備（如電動閘閥、電磁閥、真空泵等）開啟、關閉（停止）的按鈕。
集中控制工作方式：根據水位等參數，人工選擇需要開啟的水泵和數量，按操作面板上的相應按鈕，即可實現單臺或多臺泵的開啟、停止等操作，實現水泵的一鍵開啟或停止。
遠程控制工作方式：在地面計算機監控畫面上，在有一定的授權權限條件下，根據水倉水位情況，通過計算機鼠標來控制相應水泵的啟停。
檢修運行方式：當該系統出現故障時，在不影響泵房設備的正常運行，避免影響生產的情況下將PLC控制柜的所有控制輸出屏蔽，只保留顯示功能，各水泵及其外圍設備的操作均能在脫離PLC控制柜的前提下進行。
系統在正常運行過程中，不管工作在何種工作方式，均可實時將泵房現場的各種運行參數、設備狀態通過光纖傳送到地面監控計算機。
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