探究水泵站蓄水池进水控制方案改造

探究水泵站蓄水池进水控制方案改造

王滨

山东水务恒业供水有限公司山东省256000

摘要：原先中水泵站与中央控制室距离比较远，相互间通信不方便，出现问题后无法及时发现和处理，且需安排多组专人昼夜轮流值班，不仅浪费了大量的人力资源而且，也不利于信息化管理。本文中结合泵站自动化系统的功能要求和应用特点，对自动化系统化系统进行了分析，以供参考。

关键词：泵站自动化；控制系统；特点构成

泵站自动化控制系统是由计算机监控系统、视频图像、微机保护系统，以及网络通讯系统组成，主要实现对水泵机组、供配电系统、直流系统、进出水池、水闸、液压系统、仪表系统与泵站运行的重要部位及关键对象的参数进行有效的监测、监视和监控，并做到重要数据、图像和指令的传送与接收。自动化控制一般包括现场设备控制和现场环境监视，辅助设备的检测与站区范围之内的通讯网络等几大部分。水闸于水泵的启闭，机电保护与各类设备状态的检测，也是现场控制的关键。动作、状态与环境联动，也是现场监控的最高要求。

1、遥控隔膜浮球阀概述

1.1遥控浮球阀概述

隔膜式遥控浮球阀是兼具多种功能的水力操作式阀门.主要安装于水池或高架水塔的进水口处，当水位达到设定的高度时，主阀由浮球导阀控制关闭进水口停止供水；当水位下降后，主阀由浮球导阀开关控制打开进水口向水池注水，实现自动补水.液位控制精度准确，不受水压干扰；隔膜式遥控浮球阀可随水池的高度及使用空间任意位置安装，维护、调试、检查方便、密封可靠，使用寿命长。隔膜式阀门性能可靠，强度高，动作灵活适用于DN450mm以下口径。

1.2结构特点和用途

由主阀、针阀、球阀、浮球阀、微型过滤器等组成水力控制接管系统，调定后，自动控制液面高度。本产品直接利用液面控制，不需要其它装置和能源，保养简便，液面控制准确度高，不受水压影响，密封可靠。本系列阀门产品广泛用于高层建筑、生活区等供水管网系统的水塔、水池等设施的液面控制。压力等级：PN10﹑PN16﹑PN25隔膜式：DN20～450当管道从进水端给水时，由于针阀、球阀、浮球阀是常开的，水通过微型过滤器、针阀、控制室、球阀、浮球阀进入水池，此时控制室不形成压力，主阀开启，水池（塔）供水。

当水池（塔）的水面上升至设定高度时，浮球浮起关闭浮球阀，控制室内水压升高，推动主阀关闭，供水停止。当水面下降时，浮球阀重新开启，控制室水压下降，主阀再次开启继续供水，保持液面的设定高度。

2、泵站自动化控制系统功能要求及应用特点

2.1自动控制系统的总体功能要求

泵站自动控制一般是需要建立一套快速及时、准确可靠、先进实用、高度自动化的工程信息采集、监测、监控自动化系统，以便对水库的安全运行状态、水情信息和橡胶坝运行等信息进行实时监控，为防洪排涝、水资源优化配置等提供决策支持，提高管理决策速度和水平，充分利用现有的工程设施，提高工程的运行效益。

2.2自动化控制系统的应用特点

1）实现了分布式控制的应用。自动化控制系统将可编程控制器、中央控制室利用串行电缆进行连接，使泵站主要设备、远程I/O站、计算机等多种设备的信息，能有效的收集到中央控制器中。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统和通讯总线，使输出模块和输入模块有效发挥出了现场检查与执行的作用，可实现对泵站运行的及时调整与控制。2）实现了泵站设备在使用、维护和检修中的简捷化。随着MicrosoftWindows系统成为了自动化控制系统在控制平台、语言和规范使用中的标准，基于Windows技术的泵站自动控制系统不具有易于集成、灵活方便等特点，而且具有优秀的人机交互界面，实现了泵站设备在使用、维护和检修过程中的方便化和简单化。

3、泵站自动化控制系统的构造

3.1微机保护系统

泵站中微机保护系统要严格按照《机电保护设计流程》对泵站装置进行合理配置，结合自动化保护系统，系统内部必须包含变压线、电容装置、电动设备、进线、绝缘装置等，并对这些装置进行合理监控。然后根据自动化保护系统的特点，选取有效的微机保护设备。高压电机保护设备中包含了单相接地装置、抵压保护、电量负荷保护、高温保护、电流断电保护等不同检测机能。泵站中采用的综合保护设备具备两层式电流保护机制，而当其处于高压状态时则相反，系统会启动电量杜荷保护、高温跳闸保护、分层式保护、电流限制保护、单机回路操作保护、跳闸警告等保护机能。自动化系统中的综合电容器内具备电压过量保护、电流速断功能，此外，还有限时电压、电压平衡保护等保护功能。开启综合保护设备时要具备电压、电量负荷、低压电流过流保护和零序过流保护等保护机能，这些装置具备较强的保护性，具体功能分为以下几项：①遥控监测。对电压、电流、功率流量、电量电度、电量频率等进行监控。②遥信。获取各个系统中的各种故障信息、保护机能信息和电流电压流入信息。③不同保护设备输入装置应具备三项信号点，一项属于输送故障信息，其余两项属于自带保护功能，作为泵站备用监控装置。④SOE功能。系统内部应具备较强的SOE功能。⑤系统中微机保护设备应运用220V直流电压进行有效控制。⑥微机保护设备可以予以PPH、PPS等功能，并保证操作误差时间在1ms内。

3.2各系统中的功能

3.2.1软起动器和控制进水泵的电路设计

通过分析进水泵站的工艺要求，对软起动器进行合理的选择，设计主回路和控制回路，使得符合进水泵良好运行的要求，能够节约电能，防止大功率的进水泵在启停时对电网造成冲击。进水泵不仅是进水泵站，而且是整个污水厂的重要设备，像进水泵这种大功率的三相异步电动机，在一般情况下，起动电流比较大，而起动转矩并不大，会使电网电压降过大，影响其他用电设备的正常运行。采用现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来，起动时间短于一级降压起动。

主回路控制电路主要由ABB公司的PSTB570软起动器和相应的继电器组成。PSTB软起动器的操作键盘可以实现编程、输入和输出设定、保护功能、警告等级等应用。

3.2.2S7-300PLC的硬件设计

估算PLC容量，确定I/O点数和存储器容量，选择I/O模块，包括数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块，选择电源模块及通信模块。

3.2.3S7-300PLC的软件设计

根据PLC系统硬件结构和生产工艺要求，在STEP7环境下使用梯形图的编程语言编制实际的应用程序，包括程序流程图设计、符号表的定义、硬件组态及参数设置、编写程序、程序的下载和调试。

3.2.47-300/400的通信设计

本系统的通信在S7-300PLC、通信模块CP342-5和S7-400PLC之间进行。S7-400PLC和CP342-5构建PROFIBUS-DP的主从模式网络，S7-400PLC作为PROFIBUS-DP网络的主站，CP342-5作为从站，使用打包通信方式进行数据的传输。打包通信是在发送数据侧，通过调用系统功能将数据打包发送，在数据接收侧调用相应的解包系统功能完成数据接收，这种打包通信方式可以传输更多的数据。CP342-5则作为S7-300PLC的通信接口，在S7-300PLC中编写通信的程序，CP342-5接收S7-300PLC的数据。CP342-5再和S7-400PLC通过PROFIBUS-DP网络进行通讯。最终，实现S7-300/400PLC之间的通信。

4、系统功能

在原系统的基础上，S7-300PLC作为数据采集及控制单元，原系统的工控机和S7-400PLC相连，通过PROFIBUS-DP和S7-400PLC进行数据的传输和交换，工控机对S7-300PLC采集到的数据进行数据处理，S7-300PLC还与触摸屏MP27710〞-TouchTFT通过MPI进行数据的通讯。本系统承担了进水泵站数据采集、数据管理、报警、趋势图、数据记录和报表等工作，并实时显示进水泵的运行状态、运行时间，故障报警处理，报表输出等，实现对进水泵站的监控。

参考文献

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[2]周王文，吴之丽.城市污水处理应用技术[J]中国建筑工业出版社，2014

[3]胡寿松.自动控制原理[J]科学出版社，2012

[4]陈伯时.电力拖动自动控制系统[J]机械工业出版社，2010