時(shí)間:2011-08-15 09:37:42來(lái)源:xuliyuan
一、 前言
排水泵站,污水泵站(下簡(jiǎn)稱泵站)作為市政建設(shè)和管理工程的主要設(shè)施,擔(dān)負(fù)著城市排水防澇的重要任務(wù)。
實(shí)現(xiàn)泵站的自動(dòng)化也是降低城市內(nèi)澇,取信于民的民心工程,在2011年的各地城市內(nèi)澇突出的年份顯得尤為重要。2011年,北京,武漢,杭州,南京等地都發(fā)生了所謂的“看海”事件。城市內(nèi)澇有市政建設(shè)的問(wèn)題,有人員的問(wèn)題,當(dāng)然也有現(xiàn)有的設(shè)施,運(yùn)行方式與城市規(guī)模發(fā)展不相稱的問(wèn)題。
從目前國(guó)內(nèi)大部分的泵站控制和管理來(lái)看還是處于相當(dāng)落后的狀況,與國(guó)外相比具有很大的差異。 在電氣控制上,自動(dòng)化監(jiān)控程度低,大部分的泵站僅有單級(jí)的常規(guī)控制。在管理水平上,大部分泵站的管理記錄和統(tǒng)計(jì)都是手工操作。泵站控制和管理沒(méi)有形成區(qū)域化的網(wǎng)絡(luò)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,對(duì)市政建設(shè)和管理提出了更高的要求。所以必需對(duì)現(xiàn)有泵站控制和管理進(jìn)行改造和完善。向國(guó)外無(wú)人化泵站監(jiān)控管理發(fā)展,以達(dá)到減員增效和提高管理水平的目的。
我們的目標(biāo)是打造一套完整的城市泵站的監(jiān)控方案。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖1)
圖1
監(jiān)控中心能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者通信手段,對(duì)泵站進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和控制,視頻監(jiān)控可以作為一個(gè)可選項(xiàng)。
控制器,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,監(jiān)控中心構(gòu)成。實(shí)線框起來(lái)的是監(jiān)控中心。其余的就是控制器。
三、控制中心
我們控制中心采用的是基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)。
該平臺(tái)是基于B/S架構(gòu)的軟件,采用大型數(shù)據(jù)庫(kù)作為支撐平臺(tái),系統(tǒng)為三層結(jié)構(gòu),包括數(shù)據(jù)庫(kù),中間層和WEB服務(wù)器。支持用戶部署和租用兩種運(yùn)營(yíng)方式。用戶部署就是用戶安裝服務(wù)器,配置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,安裝數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件,并負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)。而用戶租用的方式是由騰控提供服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,并負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù);用戶僅需繳納開(kāi)戶費(fèi)用和每年的服務(wù)費(fèi)用,騰控科技為用戶提供相應(yīng)的網(wǎng)址和帳號(hào),用戶通過(guò)WEB瀏覽器,就可以看到自己關(guān)心的數(shù)據(jù)。
控制中心由一臺(tái)或者多臺(tái)服務(wù)器和2臺(tái)或者多臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)構(gòu)成。考慮到監(jiān)控點(diǎn)不是很多,如果是用戶部署的話,僅設(shè)一臺(tái)服務(wù)器和2臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
監(jiān)控服務(wù)器的工作是把數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把控制器的數(shù)據(jù)取回來(lái),放到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器內(nèi)。要求服務(wù)器支持騰控的TCBUS物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。服務(wù)器上還要運(yùn)行一個(gè)WEB SERVER,供外部計(jì)算機(jī)展示數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)就是通過(guò)瀏覽器模式進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視和視頻監(jiān)控的。
騰控的TCBUS協(xié)議是一個(gè)騰控科技針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模監(jiān)控需求開(kāi)發(fā)的專有協(xié)議,它克服的原來(lái)MODBUS協(xié)議地址空間小,必須是TCP服務(wù)器方式運(yùn)行的缺點(diǎn),采用32位地址空間,采用UDP方式,支持POLL和REPORT兩種通信方式,降低主機(jī)通信負(fù)擔(dān),非常適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。該協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)安全上也有所考慮,增加了訪問(wèn)列表和報(bào)文校驗(yàn),如果用戶能增加相應(yīng)的防火墻設(shè)備,就非常適合于在互聯(lián)網(wǎng)上部署。
用戶在異地,通過(guò)VPN協(xié)議接入到監(jiān)控中心,就可以通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)每個(gè)泵站的數(shù)據(jù)甚至視頻。這樣大大方便了用戶的使用。
軟件架構(gòu)采用三層結(jié)構(gòu),包括數(shù)據(jù)庫(kù),中間層和WEB服務(wù)器。有關(guān)軟件的需求和性能,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中再討論。
同樣的平臺(tái)不但可以用于水源井監(jiān)控,也可以監(jiān)控管網(wǎng),水處理設(shè)施等,騰控科技提供相應(yīng)的軟件和硬件設(shè)備。
其登錄畫(huà)面(圖2)
圖2
四、網(wǎng)絡(luò)
作為中心最好是有一條專線接入,能夠提供至少1個(gè)靜態(tài)的IP地址,最好是多個(gè)靜態(tài)IP,以便給服務(wù)器分配地址。作為每個(gè)控制點(diǎn),至少要提供1條寬帶的接入,考慮到視頻監(jiān)控,其帶寬最好不低于512K。如果不部署視頻監(jiān)控,采用GPRS或者CDMA的通信方式也是可行的。
由于采用的TCBUS協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝和配置就簡(jiǎn)化很多。
采用光纖和以太網(wǎng)方式,幾乎不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行太多的配置。每臺(tái)控制器需要配置IP地址,網(wǎng)關(guān)地址,子網(wǎng)掩碼和中心服務(wù)器的地址,以及一些TCBUS的協(xié)議參數(shù)。
對(duì)于ADSL的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,用戶只需在ADSL的路由器上配置用戶名和密碼,配置局域網(wǎng)的IP地址,打開(kāi)NAT即可。每臺(tái)控制器需要配置IP地址,網(wǎng)關(guān)地址,子網(wǎng)掩碼和中心服務(wù)器的地址,以及一些TCBUS的協(xié)議參數(shù)。
對(duì)于GPRS和CDMA的設(shè)備,我們建議用戶購(gòu)買(mǎi)GPRS或者CDMA的路由器,配置起來(lái)和ADSL類(lèi)似。
五、泵站控制
控制對(duì)象
大型泵站一般包括:
進(jìn)出水閘門(mén):
用來(lái)防止排水倒灌和泵站維修。
集水池:
地下管道的污水匯集在此集水池,集水池被不銹鋼格柵分成內(nèi)外區(qū),污水由內(nèi)區(qū)流經(jīng)格柵除污后,到外區(qū)排入黃浦江中。集水池內(nèi)外區(qū)邊安裝有超聲波液位儀用來(lái)檢測(cè)內(nèi)外區(qū)水位和水位差。
除污機(jī):
泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除污機(jī)2臺(tái),除污機(jī)用于把附于格柵 上的垃圾和污物從集水池中提出來(lái)處理。
變壓器房:
為保證泵站的可靠工作,泵站一般建有兩座電力變壓器。電力變壓器安裝有溫度監(jiān)控器監(jiān)測(cè)三相溫度,當(dāng)溫度超限能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)降溫和報(bào)警。
水泵房:
一般安裝了多臺(tái)軸流水泵;在存水房裝有水位檢測(cè)器。
控制柜房:
房?jī)?nèi)裝有進(jìn)線柜,功率因素補(bǔ)償柜,泵開(kāi)關(guān)柜,聯(lián)接柜。
控制要求
改造泵站的水泵控制開(kāi)關(guān)柜,使之具有就地和遠(yuǎn)程控制的功能。
改造泵站的功率因素補(bǔ)償柜,能實(shí)現(xiàn)就地自動(dòng)補(bǔ)償和遠(yuǎn)程電網(wǎng)監(jiān)控。
改造泵站的變壓器房對(duì)于變壓器A,B,C三相溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示,高溫報(bào)警等功能;
建立泵站的控制室,對(duì)泵站實(shí)施三級(jí)控制,在控制室內(nèi)設(shè)置自動(dòng)化監(jiān)控操作臺(tái)和信號(hào)處理柜。
采用騰控的T9系列PLC,對(duì)整個(gè)泵站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控 ,水泵將根據(jù)泵的狀態(tài) ,水位,雨量,電網(wǎng)狀況,閘門(mén)位置等工況自動(dòng)投切。
通過(guò)對(duì)水位差的檢測(cè),提示或自動(dòng)投切除污機(jī)。
采用高性能的監(jiān)控計(jì)算機(jī),對(duì)整個(gè)泵站進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理,故障報(bào)警,工況記錄和報(bào)表打印。
通過(guò)ADSL線路或DDN網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳送。
設(shè)備配置
對(duì)于泵站監(jiān)控騰控科技有一款T-960可編程控制器可選。
T-960是騰控科技集多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn),在騰控T9系列可編程控制器的基礎(chǔ)之上研發(fā)的一款集成了電力信號(hào)采集,電力保護(hù)和可編程控制于一體的產(chǎn)品。它非常適合于具有電機(jī),電力控制方面的控制和保護(hù),可以用于水源井監(jiān)控,泵站監(jiān)控,功率因數(shù)補(bǔ)償,節(jié)能控制等等應(yīng)用。
它提供如下輸入輸出信號(hào):
交流輸入 三相電壓(0~400v),電流(0~5A/80A),頻率20~65Hz,計(jì)算電壓有效值,電流有效值,有功功率,無(wú)功功率,功率因數(shù),諧波等數(shù)據(jù),可供PLC編程使用。
8路開(kāi)關(guān)量輸入,6路繼電器輸出(3A/250V)
3路直流模擬量輸入(0~5V/0~20mA)
1路模擬量輸出 (0~5v(10V)/0~20mA )
1個(gè)10M/100M網(wǎng)絡(luò)接口
2個(gè)RS232/RS485串口
它具有如下的功能特點(diǎn):
T9系列其他產(chǎn)品的各種功能塊,如串口自由口編程,MODBUS功能塊,ENET功能塊,文件操作,PID,模糊控制功能塊,編程環(huán)境符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)。
支持MODBUS,MODBUS TCP/IP協(xié)議,騰控TCBUS協(xié)議,騰控ENET協(xié)議等。
提供三段過(guò)流保護(hù),過(guò)電壓保護(hù),欠電壓保護(hù),缺相/負(fù)序電流保護(hù),逆相序/負(fù)序電壓保護(hù),反時(shí)限過(guò)流保護(hù),電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)/堵轉(zhuǎn)保護(hù),零序保護(hù)。
在泵站監(jiān)控應(yīng)用中,我們的配置非常簡(jiǎn)單
每臺(tái)變壓器1臺(tái)T-960
每個(gè)電容器柜 1臺(tái)T-960
每個(gè)水泵 1臺(tái)T-960
最后剩余的信號(hào)接在一臺(tái) T-920上即可
所有的T9系列PLC通過(guò)一臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)連接在一起,通過(guò)一臺(tái)防火墻接ADSL MODEM通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到中心,協(xié)議采用騰控物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議TCBUS.
PLC如果需要共享數(shù)據(jù),可以通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)和TCNET協(xié)議進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)交換。有些靠接線不容易實(shí)現(xiàn)的連鎖控制,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)。
泵站內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖(圖3)
圖3
標(biāo)簽:
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