泵房遠程自動化控制系統
泵房遠程自動化控制系(xì)統主要由調度中心、泵站監控中心、通信平台、泵站遠程測控終端、計(jì)量測(cè)量及攝像設備組成(chéng)。泵房遠程自動化控制系統适用于(yú)城市供水系統中加壓泵站的遠程監控及管理。加壓泵站管理人員(yuán)可以在供水(shuǐ)公司的泵站監控中心遠程監測(cè)站内清水池水位或進站壓力、加壓泵(bèng)組工作狀态、出站流(liú)量、出(chū)站壓力等。支持水泵啟動設(shè)備手動控制、自動(dòng)控制、遠程控制加(jiā)壓泵組的啟停；光(guāng)纖通信時，可以(yǐ)圖像監視站内全景及重要工位，實現(xiàn)泵站(zhàn)無人值守。
泵房遠程自動化控(kòng)制系統的特(tè)點：
1、該系統具有(yǒu)高度的自動化、系統簡單可靠并且便于(yú)維(wéi)護。它的可擴展性強，通過環型工業以太網可以方便并接于礦山其他的(de)數字化系(xì)統。數字化(huà)礦山/信息化(huà)礦井的實質(zhì)就是(shì)實現礦山(shān)重要(yào)設備的自動化控制(zhì)及遠程監控，礦山井下排(pái)水系統的(de)現代化改造就(jiù)是實現井(jǐng)下泵房的(de)無人值(zhí)守(shǒu)及遠程監控。
2、由于在(zài)自動化系統中PLC的優異性和(hé)可靠性，我們對水泵及其附屬的抽真空系統（射(shè)流管路和真空泵管路）與管道電動閥門等裝置實施了PLC自動檢控制及運行參數自動(dòng)檢(jiǎn)測，動态顯示(shì)，并将數據傳送到地面生産調度中心，進行實時檢測和報警顯示，實現實時檢測、實時控制、實(shí)時報警。
3、以PLC為主處(chù)理器的自動化系(xì)統通過檢測水倉(cāng)水位和其他參數，控制水泵輪流工作與适時啟動備用(yòng)泵，合理調度多台水泵運行。系統通以圖像、圖形、數(shù)據、文字等方式，直觀、形象适時地反應系統工作狀态以及水倉水位、電機運行電壓、電流、功率、電動(dòng)機溫度、軸承溫度、水泵軸承溫度、排水管(guǎn)流(liú)量等參數，并通過通訊模塊與綜合(hé)監測主機實行數據(jù)交換。本系統具有運行可靠、操作方便(biàn)、自動化程度高等特點，并可提高水(shuǐ)泵的壽(shòu)命并節省運行費用。
泵房遠程自動化控制系統系統組成(chéng)：
泵房自動化控制(zhì)系統(tǒng)分為兩個部分（數(shù)字(zì)化控制部(bù)分和實時監(jiān)測部分）。
1、PLC隔爆控制箱，負責整個系統的控制程序，采用西門子旗下的(de)S7300和S7200系列的PLC。PLC帶有以太網口(kǒu)可直接與交換機相連。具(jù)體連接方式可參考(kǎo)該系統圖紙。該控制(zhì)櫃内(nèi)配套光端機、PLC、DP主站模塊與井下環(huán)網(wǎng)交換機相連。
下圖為系統控制示意圖：
2、每個泵房系統設1主站PLC300，3台分站PLC200互(hù)為冗餘，實(shí)現對電動閘閥的各種數字化控制，大大提高了系統的可靠性。
3、帶觸摸屏的操作台，實現對系統的各種設備操作及各種(zhǒng)控制方式(shì)的轉換，現場顯示(shì)各種設備運行狀态及參數，各設(shè)備故障(zhàng)狀态的報警。操作台設各種控(kòng)制按鈕和數據顯示裝置和報警信息。
PLC控制櫃、系統控制櫃、操作台可根據需要組合為一體(tǐ)。
4、各種傳感器和各(gè)種數字儀表，液(yè)位開關和超聲波液(yè)位計用來檢測電機定子和軸承的溫度、各水倉的液位深入(rù)等參數；遠傳負(fù)壓表用來檢測(cè)射流泵排真空時真空度(dù)是否達到設定值；遠(yuǎn)傳正壓表用來檢測水泵出口的壓力是否達到設定值；傳感器采用4~20mA或0~10V的(de)連續直流信(xìn)号。
數(shù)字電流表、電壓(yā)表顯示控制電路的(de)工作狀态和(hé)參數。
PLC通過通訊接口和通訊協議，與光端機、以太網交換機進行通訊，通過(guò)高速環形礦用光纖将(jiāng)系統工作狀态與運行(háng)參數傳至(zhì)地面中心主機(jī)，完成各項數據的動态(tài)顯(xiǎn)示；同時操作人員(yuán)也可利用地(dì)面中心站将操作指令傳至井下交換機，控制水泵運行(háng)。地面生産調度(dù)監控中(zhōng)心主機，與全礦井(jǐng)生産監控系統可通過以太網聯(lián)網，管理人員在地(dì)面即可掌握井(jǐng)下主排水系統設備的所有檢測數據及工作狀态，監測監控(kòng)主機均(jun1)可(kě)動态顯示主排水系統運行的模拟圖、運(yùn)行參數圖(tú)表，記錄系統運行和故(gù)障數據(jù)，并實現就地和網絡報警。
系統實現：
1、當在發生險情時對水位進行可靠的遠程控制，同時還(hái)可(kě)近控及根據實際(jì)的水位情況自動控制。
2、在(zài)自動控制時，PLC自動化控制系統根據水倉水位的高低、井下用(yòng)電負(fù)荷的高、低峰和(hé)供電部門所規定的平段(duàn)、谷段、峰段供電電價時間段等因素，建立數學模型合理調度水泵，根據實際情況(kuàng)先後開啟水泵(bèng)、或者同時開啟多台水泵(bèng)，并且做到出現險情時作(zuò)到及時報警。
本系統所安裝的水位(wèi)傳感器為投入式模拟量信号輸出的高精度傳感器，PLC将接受到(dào)的模拟量水位信(xìn)号分成若(ruò)幹個水位段，計算出單位時間内不同水位段水位的上(shàng)升速(sù)率，從而判斷礦井的湧水量，同(tóng)時檢測井下供電電(diàn)流值，計算用電負荷率，根據礦井湧水量和用電負荷，控(kòng)制在(zài)用電低峰和一天中(zhōng)電價低時開(kāi)啟水泵，用(yòng)電高(gāo)峰(fēng)和電價高時停止水泵運行(háng)，以達到避峰填谷及節能的(de)目的。
3、由于射流泵、主排水泵及相關設備(bèi)控制開關(guān)均采用電動分、合閘開關(guān)，方便對(duì)所有系統部分進(jìn)行電氣控制。
4、每個泵房的水泵分别控(kòng)制，獨立運行。每台水泵均裝(zhuāng)有真空表(biǎo)、壓力表，電動機設有電壓表、電流表、電機定子和軸承溫度傳(chuán)感器。對實時數據及時檢測、上(shàng)報、處理和(hé)報警。
5、自動輪(lún)換工作(zuò)
為了(le)預防因備用泵(bèng)及其電氣設備或者備用管路長期不用(yòng)而使電機和電氣設(shè)備受潮或(huò)其他故障(zhàng)未及時發現，工(gōng)作泵出現緊急故(gù)障需投入備用泵(bèng)時，而不能及時投入以至影響礦井穩定，本系統設計了多台泵自動輪(lún)換工作(zuò)控制，控制程(chéng)序将水泵啟停次數及運(yùn)行時間和管路使用次數及流量等參數自動記錄并累(lèi)計，系統根(gēn)據這些運(yùn)行參數按一定順序自動(dòng)啟停水泵和相應管路，使各水(shuǐ)泵及其管(guǎn)路的使用率分(fèn)布均勻。當某台泵或所屬閥門故障，某趟(tàng)管路(lù)漏水時，系統自動發出(chū)聲光報警，記錄事故，同時将故障泵或管路自動(dòng)退出輪換工作，其餘各(gè)泵(bèng)和管路繼續按既(jì)有順序自動(dòng)輪換工作，以達到有故(gù)障早發現(xiàn)、早處理，以免影響礦井(jǐng)可靠生産(chǎn)的(de)目的。
6、保證(zhèng)能實現(xiàn)在特(tè)殊時期，在出(chū)現險情的關(guān)鍵時刻操作人(rén)員(yuán)撤離現場後，能夠(gòu)在遠(yuǎn)方通過(guò)上位機(jī)對(duì)整個系統進行(háng)控(kòng)制。保證礦井供電排水系(xì)統的正常(cháng)運(yùn)行，及時排除險情，大程度地保障礦山穩定。
7、井下泵房(fáng)相關高、低壓控制(zhì)設備的電壓值，水(shuǐ)壓顯示，水(shuǐ)井中控制閘閥的關閉，射流(liú)泵、主排水泵(bèng)的開、停閘閥關(guān)閉，高、低水(shuǐ)位顯示與(yǔ)報警射流泵、主排水泵工作時的額定電壓值、電流值、真空表(biǎo)、壓力(lì)表顯(xiǎn)示值、水泵電機的軸承、繞組溫度值、排水能力等相關(guān)數據，各種傳感器、儀表檢測數據全部通過編程控制系統進行程序化(huà)，信(xìn)息化後利用光(guāng)纜傳入地面監控室，由上位機(jī)進行顯示、控制，從而實現遠程控制。
8、上位機(jī)界面能夠完整的顯示系統各個部分的工作狀态，系統通過圖形顯示水泵、真空泵、電磁閥的運行狀态(tài)，采用改變圖形顔色和閃爍功能進(jìn)行事故報警。直觀地顯示電磁閥和電動閥的開閉位置，實時顯示水泵抽真空情況和壓(yā)力(lì)值。
用圖形填充及趨勢(shì)圖、棒狀圖和數字形式準确實時地顯(xiǎn)示水倉水位，并在啟(qǐ)停水泵的水位段發(fā)出預警信号和低段(duàn)、超低段、高段、高段水位分段報警，用(yòng)不同音響形式提醒工作(zuò)人員(yuán)注意。
9、系統設就地/自動/遠(yuǎn)控選擇功能，所以操作系統、電(diàn)動閥門控制、射流管(guǎn)路均具有手動/自動雙功能，保證系統可靠操作運行。真空泵與射流泵(bèng)并聯，當該系統故障時，能(néng)及時恢複到原來的排(pái)水系統。
10、系統設檢修閉(bì)鎖功(gōng)能。
雙環工業以太網介紹：
在光纖通訊網絡中(zhōng)如(rú)果現場需要主機控制多個節點就需要各種鍊型網絡光端機、星型(xíng)網絡光端機。不過本系(xì)統采用的是(shì)一種性能更為可靠(kào)的多節點(diǎn)光纖通訊産品——雙環光端(duān)機！
在多(duō)節點的網絡(luò)中，每台光端機電接口挂一個(gè)RS-232或者RS-485/422設備，而雙環的(de)概(gài)念就是通過光端機上的2個獨立(lì)光口串接成2個(gè)光纖(xiān)環路，環路自診自愈，當一個(gè)環(huán)路故障時，另一(yī)環路可即時替換，各從站故障(zhàng)、掉電、斷纖時自動切除，故障恢複後自動投入(rù)；
雙環光端機特點：
光纖鍊路故障時，各從站故障、掉(diào)電、斷纖時自動切除，故障(zhàng)恢複後自動投入；各異步(bù)數據通道故(gù)障自診、自動剔除，故障恢複後自動投(tóu)入。
對于(yú)單環、鍊狀網絡結構，我們可以理解為因故障而啟動(dòng)自愈功能的雙(shuāng)纖自愈環，因此這類網絡(luò)結構的可靠性大大低于雙纖自愈環。
雙環(huán)自愈光(guāng)端機信号流向(xiàng)原理圖：
4個(gè)光端機分别擺放在4個不(bú)同的地方(fāng)，紅線表示TXB流向RXA的這一順時針的閉合光路，箭頭表示(shì)信号流向，藍線表(biǎo)示由TXA流向RXB的這一逆時針(zhēn)的閉合光(guāng)路，總之(zhī)信号總是TXB到RXA；TXA到RXB，兩條光(guāng)路的信号(hào)流向要相反！具體現場走線還需要通(tōng)過分析光端機的(de)數(shù)量，擺放位置和信号流向來具體(tǐ)施工。
雙環(huán)自愈光端機組成鍊型網(wǎng)路時信号流向示意圖：
