提要: 介绍了输配水自动控制系统的构成、功能及技术特点。对于中、小型水厂实现自动控制有较高的参考价值。
关键词 输配水系统 计算机应用 自动控制
兖州矿业集团有限责任公司鲍店煤矿是一座年产原煤300万t,自动化水平较高的现代化矿井。该矿生产、生活用水取自第四纪上组水源,通过15座深井泵站输送到水厂蓄水池,经二级加压泵站(包括55kW供水泵6台)加压后,送至各用户。15座深井泵站分布在工厂区、生活区内,较为分散,现场只有一块电流表监测水泵的运行状况,控制设备落后,管理难度大,监测参数单一,难以保证安全运行。水池水位亦由人工控制。二级泵站6台供水泵采用就地控制,水泵的启停台数并不是根据用户实际用水量和管路压力的变化来调节,而是由人工操作,因此造成水源和电能的浪费,经济性、可靠性较差,难以适应现代化管理的需要。
为此,我们针对鲍店煤矿输配水系统的实际情况,采用PLC与计算机技术相结合,通过调制解调器通讯网络对各深井泵站进行集中远程监控,采用PLC与变频技术相结合,对二级泵站实行变频恒压供水自动控制。
1 控制方案
1.1 输水系统控制方案
输水系统采用遥测、遥信、遥控的有线三遥控制方案。对15座现场深井泵站的水泵运行参数：电机电流、电机壳温、出水压力、出水流量以及保护信号(如综合保护器动作、主接触器动作、空气开关动作等开关量信号)进行遥测遥信,同时根据实际用水量大小对各深井泵站的水泵是否运行(工作或停止)进行遥控,从而对整个输水系统各现场深井泵站实现全自动监控,无人职守。该系统主要由IPC-486/8M/540M/20″工业控制机及其串口、C320多用户串口卡、调制解调器、现场可编程控制器PLC以及通讯网络(屏蔽双绞线)等组成。
通讯系统采用的网络拓扑结构为星型,这种网络结构相对简单。它体现了一种集中式通讯控制策略,各子站通讯处理负荷较轻,某一子站故障并不会影响其它子站的正常通讯。传输介质采用屏蔽双绞线,它既具有一定的抗干扰能力,价格又相对便宜。
而PLC可编程控制器则是完成现场数据采集,控制水泵启停及与二级泵站控制机进行数据通讯的关键器件。
1.2 配水系统控制方案
鲍店煤矿二级泵站现有6台8Sh-9A55kW供水泵,采用PLC与变频技术相结合,依据供水压力控制水泵运行台数,保持供水压力恒定,以实现节能目的。
2 系统构成
鲍店煤矿输配水控制系统分为三个层次：总调中心、控制中心和现场子站。控制中心设在二级泵站,总调中心设在工区办公室,现场子站设在各深井泵站。
现场子站：输水系统由于各深井泵站距控制中心较远,分布比较分散,故每个深井泵站设一现场子站。主要完成深井泵的自动控制,压力、温度、电流、流量等参数的自动检测、数据传输,以及设备运行状态检测、故障报警保护、现场人工操作等功能。
总调中心：主要实现与控制中心的数据传送和通讯,可对输配水系统各设备运行情况进行查询分析,及时掌握设备运行的技术经济指标和运行状况。
控制中心：主要完成三大任务：一是与调度中心进行数据通讯；二是与现场各控制子站进行数据通讯、传输,依据供水池水位或人工指令控制深井泵运行台数；三是通过本地I/O单元,自动检测供水池水位、余氯量、供水泵出口流量、压力、温度、耗电量等参数,根据余氯量的大小,自动控制二氧化氯消毒剂发生器整流电源的电压及电流,合理调整设备的产气量,从而控制供水余氯量。根据供水压力,自动控制供水泵恒压运行。
3 系统功能
(1)采集功能：实时采集供水池水位,流量及供水压力,水泵工作电流等信息。
(2)通讯功能：定时与15个子站运行数据通讯,接收15个子站传递的参数信息和状态信息,定时向调度中心发送所有模拟量和开关量信息及历史数据。
(3)计算功能：对输配水流量,耗电量及各子站水泵的运行时间进行累计计算。
(4)显示功能：画面显示；一览表显示；趋势显示；调节回路显示；参数设定显示；操作指导显示。
(5)组态功能：能够完成对所有模拟量测点的组态,包括：信号类型,滤波方式,上下量程,上下限报警值及报警输出通道等；完成对调节回路的组态,包括：输出通道、输出类型、设定值SP,控制策略及PID参数的修改；完成对各输水泵房运行时间,停止时间及各系数的组态。
(6)报警功能：当某参数越限,或子站出现故障时自动进行变色或声光语音报警。
(7)控制功能：完成对余氯量的自动调节和各深井泵启、停的自动控制,以及供水泵恒压供水控制。
(8)打印功能：定时打印输供水班报表。
(9)统计计算和分析功能：系统能对供水耗电量、供水总量等进行统计计算,并具有数据存储、查询、建帐、打印等功能,供管理人员进行分析。
