某水廠按功能分為兩部分，一部分是水源地；另一部分是水廠區(qū)，二者距離 2000m.水源地的任務是通過15臺深井泵對水廠區(qū)的蓄水池進行供水；而水廠區(qū)的任務是對水池的水進行消毒處理，達標后，通過加壓泵向市區(qū)管路進行恒壓供水。
該廠有15口水源井（不含后期擴容井）及1 個水廠，水源井潛水泵電動機容量為××KW，配水廠內有配水泵房×座、清水池×座、變電站×個、加氯間×座，配水泵房內有×臺配水泵，其中×臺為變頻調速泵，×臺工頻泵，加氯間有×臺加氯機，另外配水管網設有×個遠端壓力測量點。
為了充分、合理和科學地利用及調配水資源，提高工作效率；同時考慮到此項目中的水源地與水廠調度中心有一定的距離（2 km），采用主、從站PLC＋數傳電臺的數據傳輸方式，并以此為基礎搭建整個自來水廠的監(jiān)控系統(tǒng)。
同時針對水廠制供水過程的特點和對控制系統(tǒng)的功能要求，并根據該廠的具體情況，決定采用西門子的S7－200和300系列PLC完成整個系統(tǒng)的現(xiàn)場數據檢測、數據處理及計量以及水源地現(xiàn)場數據的采集與深井泵的控制.上位機軟件采用紫金橋軟件技術公司的紫金橋組態(tài)軟件3.6，它具有設計起點高、適應性強，應用面廣的特點，已經在國家“九五”項目、國家“863”計劃、CIMS示范工程中發(fā)揮了 重要作用.軟件的安全性、穩(wěn)定性和 先進性都達到或超過了國內外同類軟件的水平.價格與國內外同類軟件相比更是有絕對的優(yōu)勢，目前已經廣泛應用于供水、石化、煉油、冶金、電力、化工、汽車、環(huán)保、時政、交通、智能樓宇、水利等諸多行業(yè)。
水廠對控制系統(tǒng)的要求：
1、分散性
此水廠最大的特點是地域分散.水源地距離廠區(qū)2公里，同時各取水井之間相距500米以上，此外還要考慮到供水管網的各取壓點，這樣就造成整個系統(tǒng)I/O點分散，因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系統(tǒng).此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分別地，互不影響地進行起動或停止控制。
2、小型化、集成化
以水源井為例，泵房內通常只有一口井，對一臺泵的控制點數很少，對于管網測壓點也很少.因此為了降低系統(tǒng)造價，控制系統(tǒng)需要小型化、低成本同時性能穩(wěn)定的PLC控制器.我們選用西門子的S7－200系列，它可以充分滿足工程的需要。
3、集中監(jiān)控
為了節(jié)省人力，降低噸水成本，水源井常常是無人值守，操作人需要在主控室對整個水廠管網、取水泵站進行集中監(jiān)控。
4、自適應性
水源井泵房內環(huán)境溫度一年四季變化很大，對于北方地區(qū)更是如此，此外供水量隨著季節(jié)和白天、夜晚有很大變化，控制系統(tǒng)應能適應環(huán)境和供水量的變化，保持穩(wěn)定供水。
5、可擴展性
系統(tǒng)應采用具有一定標準及應用較為廣泛的軟硬件產品，并考慮一定的余量，為將來水廠的擴建及系統(tǒng)的變更打下基礎。
系統(tǒng)構成：
·控制系統(tǒng)硬件
在控制系統(tǒng)中，用于各水源井泵站及配水泵房監(jiān)控的PLC采用西門子的S7－200系列（具體視點數規(guī)模而定），主控室PLC采用西門子的S7－300系列，各泵房的變頻器、配電柜、傳感器、儀表不在此方案列舉.主控室操作站計算機選用P4工控機無線通訊電臺采用美國MDS公司數字電臺MDS 2710.
·控制系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件
水廠的人機監(jiān)控系統(tǒng)由位于水廠主控室的兩套裝有E爾組態(tài)軟件的計算機操作站（一用一備）組成.同時可以在廠內各控制室、站或辦公室安裝客戶端，進行遠程、分布式監(jiān)控.操作站安裝Windows2000操作系統(tǒng)作為E爾運行平臺.它可以提供監(jiān)視、控制及數據采集等全部功能，是一個使用方便、可擴展性強、監(jiān)控性能高的監(jiān)控組態(tài)軟件.具有以下特點
1．網絡化體系結構
2．高效性：具體體現(xiàn)在采集速度10ms以下、歷史精度為1ms、畫面刷新小于100ms、網絡通信延遲小于10ms
3．獨有的畫面導航樹功能
4．組件式結構，易于為用戶定制開發(fā)
5．適用于大規(guī)模網絡化應用
6．單機版便宜，網絡版客戶端價格低
7．功能分層，可以在點一級、數據庫腳本、畫面腳本三個層面上實現(xiàn)你的計算式邏輯，前兩級計算可被多個用戶共享，后一級可以實現(xiàn)客戶端特有邏輯（一般用于畫面）
通過組態(tài)可以方便地由主站PLC中獲取整個監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)參數及運行數據。可以實時監(jiān)測水廠及水源地的各個現(xiàn)場數據、報警狀態(tài)；顯示與打印電流、壓力及流量等各種曲線及報表，并將數據存入實時數據庫中。此外，通過E爾強大的繪圖功能，可以使界面更友好、生動，且操作方便.通過人機交互，可以方便地控制整個系統(tǒng)的運行。
3．通訊
主、從站PLC的通信主要是完成水源地深井泵的控制及現(xiàn)場數據的采集。由于水源與水廠有一定的距離（2KM），采用無線數傳電臺進行數據傳輸具有費用較低、組網方便、數據量大、實時性要求高、覆蓋范圍在50公里以內建專網方式合算且不受制于人,十分適合城市供水的控制要求。
控制系統(tǒng)功能
1.就地和遠程控制方式.各配水泵、輸水泵通過電氣控制柜上的選擇開關，可以選擇就地控制方式和遠程控制方式。遠程控制是通過主控室計算機操作站由主站PLC控制泵啟停，就地控制是用控制柜或現(xiàn)場操作箱上的按鈕控制泵的啟停。當PLC處于編程狀態(tài)或出現(xiàn)故障時可以采用就在控制方式。就地和遠程控制方式相互切換不會影響同時到泵的運行。
2.互為備用.在控制系統(tǒng)的功能設計上，各配水泵、輸水泵都具有獨立的控制功能互為備用，相互之間既可以在自動控制方式下實現(xiàn)任意組合聯(lián)鎖控制，也可以地手動控制方式下獨立控制。同時中控室的兩臺操作站具有同等的功能且互為熱備，當一臺出現(xiàn)故障時也不會影響水廠的操作。
3. 出水壓力自動設定
配水管網的壓力損失大小隨著供水量的變化而不同，供水量越大壓力損失也越大。力了達到既滿足用戶對水壓穩(wěn)定的要求又能實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標，根據出水量、出水壓力及各測壓點壓力測量值，采用模糊控制的方法對出水壓力進行自動設定。
4. 豐富的畫面顯示功能
在主控室計算機操作站顯示的監(jiān)控畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、高低壓供電監(jiān)控畫面、設備操作畫面、趨勢圖、調用菜單畫面、報警畫面、報表畫面、防盜報警畫面。操作人員通過調用這些畫面可以全面地了解水廠的運行情況，并且很方便地對設備操作。
5. 故障診斷與報警處理功能
在各設備的操作畫面中都列出其起動條件狀態(tài)，如：上電情況、通訊狀態(tài)、故障狀態(tài)、就地/遠程狀態(tài)、熱繼狀態(tài)等.記錄報警發(fā)生時的有關信息，如：故障標簽名稱、報警信息、故障報警時間、確認報警時間等，并對報警信息進行管理。
6. 報表功能
本系統(tǒng)輸出的報表有以下若干種，如輸水工藝參數日報表、配水工藝參數日報表、輸水工藝參數月報表、配水工藝參數月報表、水廠工藝參數年報表等等。
7. 遠程監(jiān)控功能
采用基于C/S(客戶/服務器)架構的組態(tài)軟件E爾3.6，可以實現(xiàn)了對水廠的遠程監(jiān)控。操作人員可在中央控制室對生產過程進行監(jiān)控，同時公司經理、廠長、工程師也可以在辦公室甚至家里監(jiān)控水廠的運行情況。 |
