期刊天空论文范文龙潭泵站自动控制系统的实现

　　随着Intelnet的发展，以太网和TCP/IP的简单实用已深入人心，为广大用户所接受。工艺以太网技术具有连接简单、稳定可靠、灵活性高、通信速率高、应用广泛，将以太网应用到工业控制领域，不仅可以直接连接生产现场的I/O设备、运动控制器、驱动器，而且将办公室、生产现场纳入统一的以太网中，构成集中、统一、公用的工厂网络系统。

　　【摘要】长期以来，西江水一直是三乡居民饮用水的主要来源。近年来，由于受气候及城乡建设等原因，西江上游来水持续减少，三乡镇取水口位于神湾西江边，靠近出海口，加上抗咸工程不足，受咸潮的影响更是首当其冲。因此，为了改善供水环境，保障供水质量，龙潭泵站远程监控系统的建设可有效减少咸潮对三乡镇供水的影响，具有较大的社会效益。该系统实现了泵站远程监控，具有操作简便，可靠性高的特点，并增加视频网络监控，具有安全性和可视性，为水厂的无人值守打下了基础。

　　【关键词】期刊天空,远程监控,视频网络监控,抗咸

　　1引言

　　1.1系统概述

　　龙潭泵站坐落在龙潭水库附近，主要由高、低压配电柜和三台水泵电机组组成，规划规模为10万吨/日。咸潮期通过加压泵站和DN1200管将龙潭水库水提升到南龙水厂抗咸，缓解三乡镇咸潮期的供水状况。本工程是三乡镇一项应急抗咸工程，属于民生工程，具良好的社会效益。

　　1.2改造的必要性和目标

　　为了缓解三乡镇咸潮期间带来的影响，达到咸潮时抽取龙潭水抗咸，非咸潮时补充西江水。首先，建设泵站自动控制系统实现远程监控，由水厂中控室上位机对龙潭泵站的远程监控，达到无人值守目的。另外，增加龙潭泵房视频系统，优化水厂原有视频系统，并实现厂区内部和龙潭泵站的监视。最后，建立报警系统，实现水厂中控室上位机对龙潭泵站远程撤防、布防。

　　2系统设计

　　2.1总体网络设计

　　本系统采用光纤为网络通讯媒体并构成光纤网络，通过光纤交换机直接与配有以太网通讯模块的PLC进行通讯。

　　系统设计原则遵从“集中管理、分散控制、资源共享”的设计理念，由中央监控系统、现场设备控制站共两层网络构建，各层间具有相对独立性，层与层之间通过工业以太网连接进行数据交换，通信网络采用光纤以太网，现场设备采用性能优越的PLC执行任务，同时采集相应的信号和通信传输，构建成一个安全、实用、高效、先进的监控管理系统。

　　在龙潭泵站和水厂之间铺设一条6芯多模光纤，两芯用做传输PLC控制信号，两芯用来视频传输，剩下的两芯备用。

　　2.2自控系统网络设计说明

　　基于10MB/100MB的工业以太网，龙潭泵站采用光纤以太网的模式与原有的控制网络实现网络通信，实现上位机和各PLC控制站之间的数据通讯，使龙潭泵站与厂区自控系统无缝连接，保证系统数据的连续性。

　　在龙潭泵站建一个PLC站，保留水厂原有光纤控制环网（分别为中控室站、滤池PLC站、加药加氯PLC站），将新建的龙潭泵站PLC控制站作为一个枝点添加到原有控制网中（通过中控室交换机RJ网络接口接入，不环网）。

　　2.3视频系统网络设计说明

　　厂区内原有视频系统落后，视频处理效果不太理想。故改用质量较好的海康威视产品。采用“模拟摄像机+硬盘刻录机+显示器”的方式，把原有摄像头模拟信号接入到海康威视硬盘刻录机中。而龙潭泵站则采用“模拟摄像机+硬盘刻录机+交换机+电脑”的方式，即在龙潭泵站配置模拟摄像机，在本地硬盘刻录机存储并转换为数字信号，通过以太网光纤交换机传回到视频电脑，在中控室进行远程操作。

　　网络拓扑图

　　3关键技术和创造特点

　　3.1自动系统设计

　　该站点负责龙潭泵站现场3台水泵、6个电动阀门的控制，其中包含水泵、阀门的单独控制，及水泵和相应出水阀联动控制功能，同时通过MODBUS方式检测高、低压控制柜的电流、电压状况。

　　（1）PLC选型：选择西门子S7-300系列PLC，与厂区PLC相同品牌，不仅可以与厂区西门子WINCC上位机软件进行无缝连接，也方便泵站日后的扩展及维护管理。

　　（2）配置DI模块读取开关量设备状态；配置DO模块传送设备控制信号；配置AI模块读取压力、开度等模拟信号，并留有20%的I/O富余量。

　　（3）MBGateWay是将MODBUS从站数据转换成PROFIBUSDP数据的设备，相当于是DP从站与MODBUS主站，将MODBUS数据映射至PROFIBUS总线线，完成数据的透明传输。配置PROFIBUS转MODBUS网关协议总线桥TG7530，组成MODBUS主从站通讯，读取各个泵组电力、温度等参数，同时在水厂将流量计作为从站，通过MODBUS方式接入到PLC中，实现通信。

　　（4）电动阀门的控制

　　利用水厂加药加氯PLC站的DI/DO富余量，将两个阀门的开关量接入，无需另外配置CPU。

　　（5）在水厂原有WINCC上位机控制系统上增加泵站监控画面。

　　1）实时显示泵站水泵、阀门的开关状态，及压力、电流、电压、流量、液位、温度。

　　2）实现水泵、阀门的单独控制，及水泵和相应出水阀联动控制功能。

　　3）添加报表、及曲线分析功能，完善后台数据处理。

　　4）故障报警、超压报警、超温报警等提示功能。

　　3.2视频系统设计

　　（1）在泵站现场配置5个摄像头，分别对高、低压配电房、泵房、门口等重要场所进行监控，将视频信号接入本地的海康威视硬盘录像机，转换为数字信号通过光纤传回水厂中控室视频电脑，然后操作人员可以通过电脑进行远程管理，如云台控制、图像录像、夜视功能等。

　　（2）在泵站高、低压配电房、泵房门口等出入口放置红外探测器，在有人闯入时报警。当触发报警时，现场有声音报警，并传回中控室提醒工作人员。另外，可在水厂中控室电脑进行移动侦测、遮挡报警、报警撤防、布防等。

　　4结束语

　　本系统投入使用后，调度和运行人员通过对上位机的操作能实时动态地监控各个设备的状态，并以远程遥控的方式进行相应的操作，配合视频系统的使用，能更加安全、有效的实施泵站远程监控，及时发现设备故障、达到无人值守的目的，节约了人力成本。另外，通过各种泵组的组合，能有效的解决了水量调度问题，有效改善了三乡咸潮期供水状况，及时解决咸潮带来的影响，同时利于设备的维护和保养，提高工作效率，保证供水质量，既科学又合理。可见，泵站自控及视频监控系统的建设具有良好地社会效益和经济效益。

　　参考文献：

　　[1]邯朝辉，廖雪超.基于Profibus-Modbus总线桥的SiemensS7系列PLC与ModbusRTU的通讯.电气自动化，2006（5）.

　　[2]段军棋，蒋丹.远程视频监控系统的设计与实现.电子科技大学学报，2002（5）.

　　[3]李良庚.小型泵站自动化系统的设计和应用.水利水文自动化，2006（4）.