基于PLC和移动专线局域网的水厂及水源井自控系统设计和建设

第3O卷第6期2014年3月甘肃科技GansuScienceandTechnologyIf．30』V0．6Mar．2014基于PIG和移动专线局域网的水厂及水源井自控系统设计和建设马奔(星瀚集团润泽供排水公司，宁夏石嘴山753000)摘要：介绍了石嘴山市第二自来水厂PLC自动控制系统及水源井PLC自动控制系统的构成和特点，结合本项目工艺设备的控制、监测以及运行，总结了有关水厂自控系统设计以及建设维护方面的一些经验。关键词：PLC自控系统；远程监控；移动专线；设计建设思想中图分类号：TU991．6从20世纪80年代开始我国水厂自动化建设进入一个新的水平，自动化程度快速提高。但据相关调查显示，我国水厂自动化的总体水平仍远远落后于发达国家，发展也极不平衡。大中城市的水厂特别是发达地区的大型水厂，自动化程度很高，而小城镇及落后地区的小型水厂，自动化程度较低。另外，在一些已实现自动化的水厂中，虽然其自动化系统和设备比较先进，但其功用并未充分发挥出来，究其原因，与前期设计、设备选型和后期管理等诸多因素有关·。近年来，随着大武口城市区域的快速扩大及采煤沉陷区和棚户区改造工程的相继实施，城市人口数量明显增长，仅依靠现有的供水系统，已远不能满足日益增长的供水需求，供水量不足严重影响了居民和企事业单位的生产生活。为满足城市人民群众生活及生产的需要，星瀚集团润泽供排水公司对石嘴山市第二自来水厂进行全面设备升级改造。石嘴山市第二水厂在改造前主要包括一座净配水厂、l6座取水泵房，水源取自大武口区第二水源地。此次改造建设主要内容包括：新建清水池l座，送水泵房内新增l台离心泵，更换2台离心泵，加氯间内增加2台二氧化氯发生器；新建水源井l6座及深井泵房；配套自动化控制系统。由于新建水源井及深井泵房分布区域广，与水厂距离远，给自控系统的设计和稳定运行提出了很多课题。在解决这些问题的过程中，我们总结了一些成功的设计方案并顺利实施，目前水厂自控系统运行状况良好。l自控系统控制原则中央控制室设置于石嘴山市第二水厂调度室，通过设置在各控制站的自控装置，控制相关工艺设备，实现对取水、配水、净水等工艺过程的控制、调节、监视操作，并通过工业电视系统对全厂工况和水源井进行实时监控。该升级改造项目的自控系统主要遵循“集中监视管理、分散控制”的原则，由厂级中央管理工作站和现场分散控制站组成全厂工业控制网引。，现场控制站与中央监控用计算机之间的通讯采用移动公共网络，根据系统需要与移动公司达成协议建设各水源井PLC到调度室的专线网络并进行通讯。通讯网络采用冗余、开放式的结构及目前国际上主流的通讯规约，可以方便地与其他标准网络相兼容。中央管理工作站负责提供设备的控制方式，能进行单独设备或系统的控制，全厂控制中心应能提供下述功能：包括显示所有工艺设备流程图、实时设备运行参数状态及故障信息、所有设备的自动／手动方式选择、使用／备用泵的顺序选择、手动形式下的设备控制；显示过程变量的实时趋势、历史趋势；输出报表等。现场控制站负责工艺设备的自动控制及状态信号采集。分散控制单元是自控系统负责过程控制的单元，并且具有反馈控制和顺序控制的功能。过程控制单元由反馈控制机能、算术运算机能、报警机能等构成。2自控系统结构整个自动化控制系统由三个层次构成，包括中央监控计算机、现场控制站、设备层，系统结构如图1所示。第6期马奔：基于PLC和移动专线局域网的水厂及水源井自控系统设计和建设l】9水厂系统控制总图图1自控系统结构在厂内中央控制室设置两套中央监控计算机，它主要完成对水厂的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印等功能。通过监视器可直观地显示全厂各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌握全厂运行情况。两套计算机互为热备。现场控制分站采用可编程控制器。根据工艺流程，全厂共设9个现场控制站PLCI～PLC9，依次分别设置在送水泵房电控间、远程深水井泵站房1到8，PLC与上位机通过移动公网通信连接。PLC1负责送水泵房内输送水泵等设备、清水池、加药间等部分的设备自控和数据采集。PLC2—9负责远程深水井泵站内的深水泵的信号采集、控制及泵房内所有仪表的数据的采集。各现场控制分站分布在各工艺段，与中控室监控计算机通过数据总线实现数据传输。设备层由各种智能测控单元(带标准总线接口)组成，包括总线型在线仪表、分布式I／O子站、专用设备控制柜内置控制器等。将专项工艺设备控制系统和专用设备控制柜内置控制器连接到中央控制系统中，并确保其与中央监控计算机通讯，数据传输，并在中央监控机上显示组态图、趋势图、报警显示，形成、打印报表等。在中央控制室设显示屏，用于显示全厂各主要设备运行参数及工作状态，由监控计算机即时刷新各种数据，可使调度人员对全厂生