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1、泵站监控系统1系统功能泵站监控系统的主要功能是监测、监视、控制、存储等。 监测系统应对供电、温度、水泵、管道压力、机组运行状态、保护、前池水位、管道流量进行监测。 监视视频监视系统为独立系统，通过软件技术在现地监控系统软件界面实现对前池、泵房、控制室和值班室的图像监视。 控制可以控制泵站机组启停，闸阀开闭，泵站辅助设备如排水泵、抽真空系统、风机等的控制；直流系统、调频设备的调节与控制；冷却风机的自动启停等。水泵机组的控制有三种控制模式：现地手动、现地自动和远程自动控制。 存储现地泵站系统在本地存储实时监测数据。2系统结构泵站监控系统可以采用RTU或PLC为核心构建各现地监控单元。鉴于本系统监测
2、项目多、控制可靠性要求高、数据存储容量大等特点，本报告拟采用PLC作为现地核心部件。由于现地泵站前池水位、出水流量、管道压力等采集点和泵房、控制室、监控室相距较近，因此采用集中监测控制的原则。辅助设备水泵机组现地泵站系统的基本结构详见图8-9所示手动操作以太网父换机工控机控制回路开关量信息可编程控制器(PLC)触摸屏电量信息非电量信息温度信息状态信息保护信息图8-9现地泵站系统基本结构现地泵站系统的基本结构是：采集设备通过各自电缆线连接PLC,由PLC接入现地局域网，组成泵站现地监控系统。接入PLCI/O模块的监测设备和信号有水位计、管道压力计、流量计、电量、机械振动、窜动、温度传感器及水泵机
3、组和控制电路的各类状态信息。现地泵站交换机、PLC主控制器、I/O模块、电源模块等均安装在控制柜内，触摸屏安装在控制柜面板上，工控机和控制柜安装在现地监控室。工控机和PLC主控制器通过交换机接入以太网。前池水位、管道压力、管道流量、温度、电量、等公共信息和水泵机组的机械振动、窜动、各类状态信息接入I/O模块。现地泵站工控机的监控软件属于远程监控系统内容。3泵站控制模式 现地手动：指通过现地控制柜的控制按钮控制水泵的启停和流量控制，现地手动必须先将控制屏上的“自动/手动”开关至于“手动”位置。手动控制方式是在脱离PLC情况下的控制模式，仅在PLC故障或检修情况下使用。 现地自动控制：指现地控制屏
4、上的“自动/手动”开关至于“自动”位置时，通过现地监控室的监控机或触摸屏对水泵的启停和流量控制。 远程自动控制：指控制中心对水泵的控制。现地自动控制和远程自动控制为在PLC支持下的控制方式，属常规控制模式。4 现地测控单元 水泵机组控制电路方案1）主回路各泵站每个水泵机组的主回路相对独立，通过控制一组启动设备电动开关或交流接触器使水泵的电动机启动或停止。根据泵前池的水位高低，通过自动切换（启动或停止）水泵机组的个数来实现出水流量的粗调节。每个泵站设一组水泵机组用来实现出水流量的微量调节，该机组采用模拟量控制电动机的变频调速实现出水流量的细微控制。电气回路设过负荷保护、反时限过电流保护、零序电流
5、保护、低电压保护、逆功率保护等。泵前池水位、管道压力、流量、调速电机的转速、振动、窜动等各种电量和非电量信息通过电缆传送到PLC主控单元。主回路电流和电压量的采集,通过电流变送器和电压变送器把采集到的电流和电压转换成420mA的模拟量送至PLC，可实现水泵机组运行时电流、电压的远方监视。现地监视采用触摸屏，主回路控制设备均安装在水泵机组控制柜内。2）控制回路控制回路是以PLC为核心构成的回路，I/O单元的开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块及相关外围设备电路布置于泵站监控室。在泵站监控室应配备稳压电源和在线式UPS电源，UPS电源由泵站交流电源供电，输出端向工控机、以太网交换机、PLC和其它
6、重要负荷供电。由于PLC的I/O模块及其它控制设备安装在监控室内，气候及环境条件较差，故应在PLC控制柜内设置温度传感器，可根据现场条件自动启动加热和通风、散热设备，以免柜内电气设备影响性能和造成损坏。为确保泵站现地控制的可靠性，作为PLC事故情况下的应急备用，每台水泵机组设置一套继电器硬接线逻辑的常规控制回路，以保证当PLC事故退出时能够可靠控制水泵机组的运行。 监测信息监测的主要信息如下：1）电量信息：泵站的总电流、电压、机组运行电流以及电源频率、转速、功率、功率因数、电量等。2）非电量信息：泵站进水源前池水位；泵站总流量。另外，水泵出水压力、振动、窜动等。3）温度信息：机组中水泵、电动机
7、轴瓦温度、电动机铁芯温度或绕组温度、轴承温度、环境温度等。4）状态量信息：机组运行、停机、检修状态，各闸阀的开、闭状态，刀闸的分合状态，泵站辅机设备的工作状态；主变压器、馈路的投运、退出状态，保护信号装置的正常与动作状态等。 安全防护保护系统的保护对象有：泵站用变压器、每台机组的电动机。电动机所接的母线分段时设置母线联络线保护。本章只包含保护信息的采集、上传和继电保护动作，机电保护设施在相应章节中给出。5 水位监测泵站的水泵开启台数，调频水泵机组的输水大小，取决于水泵进水源水位高低。因此水泵进水源水池的水位是系统的重要监测对象。水泵前池距监控机房较近，水位传感器通过电缆接入PLC主控制器，实现
8、水位数据的上传，同时PLC主控制器控制触摸屏，实现前池水位数据的显示。6 流量监测系统通过准确的流量监测，实现用水量的计量和水泵输水的自动控制。流量监测方案有两种。方案一：对泵站的每个水泵出水口安装管道流量计，进行精确测量。方案二：对各个水泵的出水总管道安装管道流量计，测量泵站的输水总量。本着经济适用的原则，本系统拟用第二种方案。水泵的出水总管道距监控机房较近，管道流量计通过电缆接入PLC主控制器，实现管道流量数据的上传，同时PLC主控制器控制触摸屏，实现泵站出水流量的显示。7 主要设备选型和技术要求 PLC1）PLC应选用具有成熟技术的国内知名品牌的中高端PLC；2）PLC本机内存储容量大于
9、等于2Mb,并可根据实际需要配置相应的外部扩展存储卡，配置输入/输出（I/O）容量和内存容量时，需保留30%的裕量（每个泵站各类I/O容量应有30%的裕量）；3）PLC应具有模块化结构，所有模块应是成熟应用的标准化模件（包括CPU、通讯模块及各类I/O模块等），可带电插拔。模块的平均无故障间隔时间（MTBF）$10万小时，所有模板均通过权威机构的安全认证，包括：UL、CSA、CE等；4）PLC的外部供电电源为单相交流220V土15%，50Hz土2%电源；5）通讯协议符合工业以太网GB系列标准；6）PLC具有高可靠性，能在无空调、无净化设备、无专门屏蔽措施的泵房正常工作；7）PLC的I/O模块应
10、有光电隔离和滤波措施，有LED指示状态。8）PLC各模块应为同一品牌，I/O站必须采用和CPU对应的同等级、同系列的模块；9）PLC配置以太网接口，通过以太网交换机与远程监控站通信，内置WebServer功能，接口类型支持双绞线RJ45及光纤接口。 水位计水位测量采用的传感器主要有浮子式、超声波式、雷达式、电子水尺和压力投入式几种。通过对5种水位测量传感器比较，其中电子水尺较其它的类型具有一下优点：技术先进，可靠性高；测量精度高，无机械传动部分，寿命长；RS-485输出，抗干扰强；可直接安装在水泵进水源前池壁上，维护简单。结合本工程的实际情况，在本系统建设过程中建议采用电子水尺。管道流量计现应
11、用较多的管道流量仪表有差压式流量计、浮子流量计、容积式流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡街流量计及超声波流量计等几大类。通过对以上列举的7种流量计的比较，超声波管道流量计比其它类型的流量计具有安装简单、无压力损失、流量范围大、性价比高的优点，且测量精度和抗干扰能力满足系统要求等优点，结合本工程的实际情况，在本系统建设过程中建议采用超声波管道流量计。 柜体为控制温度，所有装有电气控制和开关设备的盘、柜内应装有电加热和通风、散热装置。加热器的放置应确保空气循环流畅，加热器额定电压应为单相交流220V，并带有温度控制的温控开关，并在过热状态时不会损坏设备，温度控制应具有自动和手动控制二种方式。8 监
12、控设备系统配置方案由于不同泵站水泵机组的个数不同，其设备配置也不尽相同，以下为现地泵站设备配置方案。泵站现地监控设备配置见表8-3。1）稳压器一台；2）不间断电源UPS一台；3）配置工控机一台；4）水泵机组功率大于lOOkw的泵站，每台水泵机组配置1套PLC,公共设备和信息输入共用1套PLC；水泵机组功率小于lOOkw的泵站，每2台水泵机组配置1套PLC，公共设备和信息输入共用1套PLC；如果功率小于100kw水泵机组不足2台,公共设备和信息输入与该机组共用1套PLC。PLC包含电源模块、CPU、以太网模块、I/O通信模块和其它扩展模块。5）水泵机组的每套PLC配置1套控制柜；控制柜安装PLC
13、、控制回路、温度传感器、声光报警装置等控制、保护和触摸屏等器件。6）每个泵站配置一个水位计；7）泵站的每个输水管道配置一个管道压力计；8）泵站的每个输水管道配置一个管道流量计；9）变频调速的水泵机组配置一个转速计；10）安装材料及辅材：穿线钢管；安装辅材；缆线等。电机主回路中自动开关、接触器、断路器、热继电器、互感器、电流/电压表等在水泵机组基础建设中配置，不包含在本章节中。中泉灌区泵站现地监控设备配置表8-3序单一泵二泵三泵四泵五泵六泵七泵八泵九泵合号位站站站站站站站站站计1根11111111192子台11111111193子套1111111119二PL1PL套55555655647三控1制APtl套555555455442制套555555455443套555556556474摸套55555545544四、话1稳个11111111192UPc个1111111119五安1个555556556472批1111111119六甘_41监监监套11111111192控rtn套1111111119七控/.Av1络台1111111119层#
