排水监控（精选8篇）
排水监控 篇1
摘要：排水泵站作为市政建设和管理工程的主要设施, 担负着城市排水防涝的重要任务。随着国民经济的飞速发展, 对市政建设和管理提出了更高的要求。城市排水泵站控制系统应向无人值守的监管模式发展, 以达到减员增效和提高管理水平的目的。
关键词：排水泵,监控系统
一、泵站工情概述
海甸岛排水泵站位于海甸岛一西路9号, 该泵站主要用于附近地区的防洪排涝和污水排放。
泵站设施为城市防洪排涝和和引水排灌起到关键作用。随着我国经济建设的快速发展, 对水利设施和水环境提出了更高的要求。城市防汛排涝、城镇水环境、深水井群和排水设施均面临着采用现代信息化技术来进一步提升设施的要求。实现排水、挡潮、排涝、引水等泵站自动化监控和集中调度管理, 实时采集各种水情、工情数据是信息化建设的基础。
二、系统目的
通过对泵站的有序控制, 将泵站运行的设备、电力、水位等实时信息采集到中控室, 进行远程监控;并在局域网内计算机上进行浏览, 使得管理人员对泵站操作情况做到有的放矢。
监控的参数有:
电力参数:电力参数:如电力设备电压、电流、功率因数。
排水泵参数:运行状态、过载状态、泵的启动、停止等。
水量信息:水位、流量、累计流量等。
门禁系统:用于加强泵站的自动安全防范和控制管理。
视频:摄像设备监控泵站水位和设施的安全防盗。
三、系统结构
1. 排水泵站计算机监控系统结构
泵站自动化系统由计算机监控系统、视频系统、大屏幕电视系统、地理信息系统以及网络通讯系统组成, 主要实现对水泵机组、水闸、配电系统、进出水池、直流系统、消防系统、技术供水系统、液压系统及其它泵站运行重要部位与关键对象、参数进行有效监视、监测, 并做到必要数据、图像、指令的上传和接收。
系统架构图如下:
2. 排水泵站计算机监控系统功能
通过组态软件实现对泵站庞大的现场数据高性能的数据采集与监视, 以实时的水情 (以水文总站的水文水质监测系统的数据为主要依据) 、雨情 (就近的雨量观测站, 加载降雨产流模型进行计算) 、工情 (水闸泵站自动监测系统提供的闸门、水泵、电机、电源信息) 为决策的主要依据, 同时综合其他系统信息 (如排水的信息系统、水资源普查的地理信息系统等) 并结合最新或预报的气象信息, 在专家系统的作用下生成不同操作控制下的模拟运行结果, 以确定最佳的防汛和引清调水方案, 并以形象直观的WEB方式显示出来;
由于泵站监控设备有些已有, 所以在充分利用现有设备前提下, 进行控制改造, 实现水泵的控制, 达到节约目的。
系统采用三层网络结构分别实现系统的采集和控制以及显示记录等功能:
采用此网络结构, 可以实现办公网与生产控制网络的隔离, 避免病毒从办公网传到生产网中来, 并可实现数据的共享, 办公管理人员可以通过IE浏览器直接访问实时数据。
(1) PLC监控系统:使用SIEMENS S7-200系列PLC, 实现对各排水泵站内机组的参数采集、运算和控制。中心监控系统可以通过与PLC的通讯连接, 根据设定的水位参数闭环调节各水泵的启停操作, 可以很方便直观地满足运行人员的需要。
(2) 数据监控中心系统:实现数据的远程显示、数据处理、统计、存储管理和运算控制。通过报表统计功能记录每天每月每年的机组运行时间, 同时编程计算出日月年的累计排水量, 并计算出站内的抽水效率, 为站内的工作人员提供一个很有价值的参考数据。结合GIS地理信息系统并辅以水位、水质、闸位、河道槽蓄容量、流量、引排水量、防汛墙高度、区域积水深度等三维空间参数, 充分利用完整的实时数据库和报警事件数据库中数据, 基于所存储的历史数据方便的进行分析统计、事故分析和追忆, 实现大型泵站设施的智能化运行。
(3) 局域网办公浏览系统:实现实时数据的网络浏览系统。
站内的几个主要组成部分通过网络连接和串口通讯方式实现了各个系统的有机组合, 并将各单元数据信息集中反映到中控室的微机监控系统的工控机之中, 从而实现了对站内各个系统参数的监测和监控功能, 真正使值班运行人员达到了一目了然的效果, 很好地满足了实际应用的需要。
四、系统功能
1. 数据的采集
通过泵站各个现场采集单元和智能装置, 依据各个不同的通讯规约, 通过网络和RS232通讯线将站内的数据实时地反映到计算机监控界面, 再通过计算机在将各主要的电气量和站内状态直观地反映到模拟屏上。
排水泵站计算机监控系统数据采集:
2. 统计和计算功能
海甸岛排水泵站专门负责海甸岛附近城区的排水, 对于排水量需要一个准确的数据, 系统通过本身具有的报表统计功能记录每天每月每年的机组运行时间, 同时通过软件编程计算出日月年的累计排水量, 并计算出站内的抽水效率, 为站内的工作人员提供一个很有价值的参考数据。
3. 控制功能
海甸岛排水泵站计算机监控系统可以在微机上实现机组的开停机的自动控制, 以及现地PLC控制单元的自动保护控制, 主工控机将站内的各控制单元有机的结合, 极大减轻了工作人员的劳动强度。
4. 水位控制调节
海甸岛排水泵站计算机监控系统可以通过与PLC的通讯连接, 根据设定的水位参数闭环调节各水泵的启停操作, 可以很方便直观地满足运行人员的需要。
试论给排水安装工程的质量监控 篇2
一、给水钢管焊接作业过程中的质量监控
1、焊工必须经过培训、考核合格，获得有关部门发给的合格证后，方可持证上岗施焊。
2、焊条的技术性能应符合下列要求：1)电焊条：a焊条涂料要均匀、坚固，无显著裂纹，无成片剥落。b电焊条容易起电弧、燃烧、熔化均匀，无过大的金属和熔渣飞溅，无因焊条不能连续熔化而产生的“焊瘤”。c熔渣应均匀盖住熔化金属，冷却后易于除掉。d熔化金属无气孔、夹渣和裂纹。e天气潮湿，焊条的存放时间过长时的，应按照焊条厂的技术要求进行烘干，如烘干后仍不符合要求，不得用于管道焊接。2)气焊条：a焊条应熔化稳定，无过大的飞溅。b焊缝表面无气孔。
3、焊接前，应将焊口两侧各不少于10mm范围内的铁锈、污垢、油蜡等清除干净，直至露出金属光泽。焊接过程中应采取措施，防止受雨水、污水的侵袭。
4、 点焊应符合下列要求：
1）点焊所用的焊条性能，点焊焊缝的质量，均应与焊接相同。
2）钢管的纵向焊缝（包括螺纹管焊缝）端部，不得进行点焊。
3）点焊厚度，应与第一层焊接厚度相似，其焊缝根部必须焊透。
5、 管道接口的焊接，应注意焊接操作顺序和方法，防止受热集中而产生内应力。
6、焊接完成经检查合格后，应及时按照管身所用方式及标准对焊缝进行内外防腐。
二、给水塑料管材施工中的注意事项与质量监控
1、管道的粘接应牢固，连接部位应严密无孔隙、螺纹管件应清洁，螺接应紧固，并留有2～3扣螺纹。给水PVC立管在穿楼板处应设置大于管径二级的钢套管，并应高出楼面100mm。
2、管道系统的横管宜有2‰～5‰的坡度坡向泄水装置。
3、塑料管材在涂抹胶粘剂后，塑料管材应在20秒内粘接，刚粘好的接头应避免受力，须静置固化一定时间牢固后方可继续安装。
4、管道支承件安装位置准确，埋设平整牢固，管卡与管道接触紧密，并不得损伤管道表面，管道各配水点、受力点、转弯处应采取可靠的固定措施。水平管的支撑间距φ50为1000mm，φ40为900mm，φ32为800mm，φ25为700mm，φ20为600mm；立管的支撑间距φ50为1600mm，φ40为1300mm，φ32为1100mm，φ25为1000mm，φ20为900mm。
5、对粘接的给水管道水压试验必须在粘接安装24小时后进行，缓慢升压时间不小于10分钟，在0.8PMPa试验压力下，15分钟压力降不大于0.02Mpa，然后降至工作压力作外观检查，以不漏为合格，做好管道试压记录，最后冲洗干净并作记录。
三、给水管道安装施工过程中的质量监控
1、安装准备
①所有进场的管材及配件必须有中文质量合格证明文件及性能检测报告。材料的规格、型号、数量应符合国家技术标准或设计的要求。外观良好，不合格的材料严禁入库或使用。
②进场的阀门在安装前应按规范要求作强度和严密性试验，现场试验由监理旁站监督。合格后填写阀门试验记录表并由监理方、施工方签字认可方可使用。
2、预留、预埋
给水管道安装前应根据设计图纸及规范的要求配合土建将需预留的孔洞及预埋件安装好。
3、给水管道连接
铝合金衬塑管：把预制完的管道运到安装部位按编号依次排开。安装前，应将管内杂物清除干净，并按以下要求进行操作：
截管：根据现场测绘的草图，在选好的管材上画线，按线截管。截管宜用金属锯，不得采用砂轮切割，当采用盘锯切割时，其转速不得大于800r/min。当采用手工锯截管时，其锯面应垂直于管中心。
管端清理加工要求：应用细锉将金属管端面的毛边修光，应采用棉丝和毛刷清除管端和螺纹内的油、水和金属切屑。管道连接采用专用的热熔工具，不同规格的管材采用相应加热工具，严格按照设备使用条件的要求进行操作。熔接弯头或三通时，按设计图纸要求，应注意方向，在管件和管材的直线方向上，用辅助标志标出位置。连接时，应无旋转地把管端导入加热套内，插入到所标志的深度，同时，加热管件和管头必须是无旋转地按标志深度插入到加热头上，达到规定标志处。达到加热时间后，立即把管材与管件从加热套的加热头上同时取下，迅速地、无旋转地、直线均匀地插入到所标志深度，使接头处形成均匀凸缘。在表中规定的加工时间内，刚接好的接头还可以校正，但严禁旋转。管道穿外墙按设计要求应加刚性防水套管；穿楼板、内墙时均应加套管，卫生间套管高度高出地面50mm，其他房间高出20mm；穿墙套管与装饰墙面平齐。
由于管道系统各配水点及阀门、水表的连接采用内螺纹或外螺纹，所以连接时要用带金属管件的管件作为过渡。该管件与管道采用热熔连接。安装好的管件接头要加装一个与之相适应的带内外螺纹和短管加以保护，并对管口进行封堵。
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浅析排水泵站信息远程监控系统 篇3
关键词：排水泵,信息远程,控制系统
0 引言
排水泵作为市政建设以及管理工程中主要的设施之一, 担负着城市排水防涝的重要任务, 针对我国的大对数的泵站控制和管理上来说, 还是比较落后的。在管理水平上, 大多数的泵站管理在记录上以及统计上, 都是手工进行操作的, 泵站也没有形成区域化的网络。
1 系统的总体方案以及硬件上的组成
在泵站监控的系统设计中, 首选虚拟仪器, 虚拟仪器是直接以计算机为处理核心的仪器系统。计算机强大的计算处理能力和网络功能, 是虚拟仪器在处理速度, 网络共享以及智能化程度上更具优越性。考虑到泵站嘈杂, 潮湿的恶劣环境, 将系统确定为上、下位机的监控管理形式。上位机包括计算机和打印机等硬件设施, 设置在泵站水泵房附近的监控中心, 或者变电所, 其除了具有实时监控, 数据储存以及打印等功能外, 还可通过网络与网内计算机相连。实现数据的网络传输, 并且网内其他计算机经授权都可以直接控制该泵站的运行情况, 从而实行泵站的多极化远程监控。系统的下位机设置在水泵房内, 实现数据采集和电机控制功能, 并通过串口实现与上位机的通信;出于应用环境, 设计成本及完成功能等方面的考虑, 系统下位机选用DPS芯片, TMS320OF2812作为核心处理器。DPS芯片具有精度高, 可靠性强, 集成度高、接口方便及灵活性好的特点, TMS320OF2812具有外部事件管理器模块可以方便地产生6路带有可编程死区和输出极性的PWM波, 包括串行通信接口SCI模块, 支持16级接收和发送, FIFO, 支持CPU与其他使用标准格式的异步外设之间的通信。16位的波特率控制寄存器配置不同的SCI通信速率, 完全满足系统要求, 根据系统的总体方案, 主要由数据采集;电机控制;通信和远程监控四部分组成。根据排水系统的技术要求, 必须要对以下数据进行检测和传送;模拟量输入, 包括泵站集水池水位;流量;温度;泵的进出口压力及电机转速等;数字量输入, 包括各水泵的工作状态等。
2 排水泵站重要性
随着我国经济的不断发展;城市在整个建设过程中, 排水建设属于建设中不可缺少的重要部分, 它和人们的生活息息相关, 一个城市的基础设施建设的是否完善, 不仅对城市的经济有着直接的影响, 还对人们的生活质量有着重要的影响;要不断的完善排水设施, 这样就会在一定的程度上提高城市效率以及质量运转, 创造了有利条件, 所以要对城市的排水工程进行科学合理的规划和设计;并建立有效的管理措施。结合城市的排水规划特点对新建的城区要采用分流制, 而旧城在对其进行改造的过程中。把一些难度比较大的改造工作;由原来的合流制改造为截流式合流制;要对污水的截流干管工程进行快速的完成;让个各道路之间的污水管线进行有效的连接;并流进污水管理系统;再进一步的完成城市的排水系统向分流制进行有效的过度。
3 监控系统的应用
在系统硬件设计完成后主要任务是软件设计本文对以下五个模块进行设计;用户登录模块、串口通信模块、数据存储模块、界面显示和控制模块、报表打印模块和网络传输模块为了验证整个系统的性能;对系统进行了实际运行测试;测试过程中的时实显示界面可以清楚的观察出水位、流量、温度、压力转速等参数, 以及泵的流量、杨程和流量、泵效率等性能曲线图、泵的参数都被定时储存在监控计算机的数据库中, 通过数据库了解到泵站机组在各个时刻的整体运行状态。有利于系统的检测和维护。为了验证系统的控制性能, 测试过程中对DSP的SPWM输出波形进行观察, 其某一时刻上位机向下位机发送了产生50HZ, 同时, 对波形进行自动和手动的频率调节。调节过程中, 波形频率会根据上位机指令稳定变化。同时通过前面版观察到的电机转速变化也会随之稳定变化, 可知系统变频调速效果良好。
在数据显示、储存及现场控制验证的同时还进行了局域网内的远程监控测试, 测试结果为;数据可以正常在网内传输, 网内计算机可以通过网页形式正常打开并操作现场计算机界面, 根据测试结果, 可知此泵站的远程监控系统运行稳定可靠, 各项功能满足预计要求, 依据国内排水泵站管理的现状、在设计过程中根据实际需求, 确立了整体设计方案, 搭建了整体硬件设施完成了监控系统的软件设置, 实现了排水站的远程监控。
4 控制系统的优点
系统的运行调试过程中, 可得次远程监测控制系统具有如下优点;1;系统人机交互界面清晰美观, 工作可靠性高、通用性高、编程简单、使用方便抗干扰性强。2;有效利用环境中的网络资源既节省了投资又方便应用。3;系统灵活, 可根据需要迅速方便的修改和重新定义功能容易升级, 目前此远程监控系统以应用于各大城市的小区排水系统中, 其功能基本满足用户要求, 并有待于进一步的完善。
5 结语
随着经济不断的发展, 对对市政建设和管理上都提出了比较高的要求, 所以泵站的建设向国外的无人化泵站监控管理的发展, 会在一定程度上提高管理水平的目的。
参考文献
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煤矿井下排水泵监控系统的设计 篇4
煤矿井下排水系统是煤矿生产中的主要工作系统之一, 它承担排出井下全部涌水的重要任务, 是保证煤矿安全生产的关键设备。排水系统是煤矿生产的耗电大户, 占全部生产用电的13%～18%。因此, 有效地控制排水系统, 使其高效低耗、经济可靠地运行对煤矿安全生产意义重大, 也是降低煤炭生产成本的有效途径。
本文根据煤矿的生产实际情况, 研制了一套井下排水泵监控系统。该系统以AVR单片机ATmega16为核心采集与处理数字信号、实时监测排水系统各项运行参数、自动控制排水泵的运行、监控井下水仓的水位, 并具有水位超限自动报警功能;采用单片机控制与PC监视相结合的方式, 使地面调度室能随时监控排水泵的运行状况, 当排水泵的参数超限时, 可在地面远程操作排水泵[1]。下面给出该系统的硬件和软件设计。
1 系统结构
井下排水泵监控系统包括AVR单片机系统、传感器组、传感器接口电路、电源模块、A/D转换电路、键盘、LCD显示模块、水位报警器、上位机通信模块[2], 如图1所示。
该系统负责测量并显示主排水泵的电压、电流、真空度、润滑油油压、油温等一系列参数, 根据所测量得到的参数进行综合逻辑分析, 判断是否出现异常情况, 并在异常情况出现时自动启动继电器接口来控制相应的节点, 关闭排水泵, 并报警, 达到自动保护排水泵的目的[3];及时自动清理井下排水泵笼头淤积的杂物;当主排水泵的真空度达不到要求时启动保护, 实现电气闭锁, 进行润滑油断油保护, 强行停止排水泵运行;测量、传输、显示水井水位值, 并根据得到的水位值进行判断, 当检测到水位值低于最低水位警戒线或高于高水位警戒线时, 系统会进行相应的报警, 水位的警戒线可人工设置[4]。
该系统采用RS485通信接口与上位机通信, 实现实时监控功能, 并可存储历史数据。
2 系统软件设计
笔者采用的调试和仿真工具为AVR Studio, 编译工具为ICCAVR。根据煤矿井下排水泵监控系统的功能要求, 程序主要完成如下功能[3]:与DS18B20通信, 采集温度信号;对真空度、油压、电压、电流、水位进行A/D采集;实时处理数据, 根据具体情况用按键设置报警标志, 并控制固态继电器的开关及报警电路;将显示数据送至显示面板;将采集到的数据送至上位机。
下面主要介绍数据收发模块的程序设计。数据发送采用查询方式, 其程序流程如图2所示。
数据接收采用中断方式, 如果接收到的一个字节是未接收完的数据包, 则将其添加到数据包缓冲区末尾, 否则根据帧头规则新建数据接收缓冲区。其程序流程如图3所示。
3 单片机与PC通信设计
上位机与下位机数据处理任务分配[5]:
(1) 上位机与下位机在开始通信时, 先进行连通测试, 及设备识别, 即上位机要识别出下位机是本系统的监控器, 而监控器也要识别出上位机是本系统的工作站。
(2) 实时控制的参数及处理措施由上位机设定, 然后将参数发给下位机并存储在下位机上, 下位机根据测量到的各项参数值与预设的参数值的上下限比较, 作出是否过界的判断, 然后按照预先的设定措施进行处理, 并将处理标记及结果一同发送到上位机上。
(3) 上位机接收下位机的各项参数值, 并将参数存储到数据库, 同时, 上位机进行临时操作, 下位机随时执行上位机发送的命令, 例如启停某个部件、设定某项参数等。
4 结语
本文以ATmega16为核心设计的煤矿井下排水泵监控系统, 通过现场应用证明运行可靠、开发成本低。并且AVR单片机开发系统便于软件模拟仿真和在线编程, 比采用51系列单片机开发系统, 缩短了开发周期, 简化了硬件设计, 提高了系统性能, 并预留出充足的扩展空间。
参考文献
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矿井排水自动化监控系统设计分析 篇5
关键词：矿井排水,自动化监控,系统设计
1矿山井下涌水现象概述
矿井涌水是矿井作业过程中常见的现象之一, 主要是由于矿井巷道采空区漏水所致, 水源则包括地表水、大气水分及采空区水等。采矿时, 采掘空间可能会造成围岩应力场发生改变, 导致地下含水系统与围岩的平衡状态受到破坏, 产生过水通道, 导致股状水流突破围岩, 涌入矿井当中[1]。这种突发性涌水现象, 水压较高且水量较大, 维持时间较长, 会给矿井带来严重危害。若涌水现象较为严重, 将会导致表土层、中砂层水疏干而引发地表不规律下沉, 甚至造成地表塌陷, 对附近建筑、道路、农田等均可能产生破坏, 造成人员伤亡。因此, 在矿井作业时, 必须做好相应的排水工作, 并构建出一个完整的矿井排水系统, 以保证矿井开挖的安全性, 为企业经济效益提供保障。
2系统需求目标分析
从国内大部分矿井水泵房情况来看, 水位检测控制主要还是依靠传统方法, 利用超限报警装置配合人工操作进行排水。这种传统方法应急性较差且自动化程度较低, 需要人工现场操作, 存在较多潜在性安全风险。随着矿井开采规模的不断加大, 这种传统方法已经无法满足实际应用需求[2]。而自动化排水管理系统的出现让上述情况得到了很大的改观, 在提升矿井作业安全性的同时, 也提升了矿井生产效率, 降低了排水能耗, 并起到了节约成本的作用。
从系统需求方面来看, 矿井排水自动化监控系统可对各台设备运行状态信息进行整合性管理、分析, 主要包括液位信息及温度信息。通过中央控制系统可对水泵房运行状态进行分析, 并实现自动控制。系统可对水流、数量等数据进行采集、分析, 以对水泵开机、停机进行调控。若水仓水量超过阙值时, 系统便会调动水泵进行排水作业, 实现无人自动化排水。另外, 系统除了具备排水控制功能外, 还具备了一定辅助功能。例如, 系统具备了基础数据管理功能, 可用于数据采集点、逻辑模型及控制数据维护, 进一步降低了系统故障率;系统具备了人员管理功能, 可将相关人员信息输入于系统当中, 对人员进行合理分配, 并且系统会将用户权限赋予相关人员, 保证系统操作的安全性。
3系统设计分析
3.1系统整体架构
系统整体架构主要包括四个部分: (1) 地面控制中心。地面控制中心是整个自动化监控系统的枢纽, 其中包括操作系统软件、组态软件及数据库等部分。 (2) 水泵房监控装置。水泵房监控动态主要由电控箱、模拟量检测模块、开关量检测模块及操作台构成。模拟量检测模块中又含有模拟量传感器、数字量传感元件、电缆及相关附件。 (3) 远程控制网络。远程控制网络由以太环网所构建。水泵房监控平台利用远程控制网络与地面监控中心相连接, 并可实时通讯, 以实现远程操控。 (4) 执行机构。执行机构主要包括阀门控制箱与高压启动器, 其控制对象主要包括高压电机与电动阀门。
3.2子模块设计分析
矿井排水自动化监控系统主要包括以下模块:
(1) 模拟量检测模块。模拟量检测模块当中含有各类模拟量传感器, 具体包括功率变送器、电流传感变送器、温度传感变送器、流量传感变送器及水位传感变送器。利用这些传感器可对主排水系统的各种模拟量参数进行检测, 以获取水位、主排水管路流量、水泵运行电流、水泵温度、电机温度计及电能损耗等信息[3]。模块获取这些信息后将其传递至系统进行数据分析, 以判断模块是否正常工作。若发现数据达到预设值范围或达到临界阙值, 便会由系统对相关设备进行调控, 以保持正常排水状态。
(2) 开关量检测模块。开关量检测模块主要检测对象为排水泵高压柜中的相关设备开关, 包括真空断路器、真空接触器、电动阀等设备的开关, 还可对真空泵工作状态进行检测。所得到的数据也会反馈至分析模块进行判断。利用开关量检测模块可判断开关是否正常工作, 若发现数据或信号异常, 系统会采取保护措施, 重启开关或将开关信号接入PLC。
(3) 液位信息模块。液位信息模块主要是对水仓液位、排水管流量等信息进行采集、分析, 并可将相关数据整合为曲线, 以便于用户观察实际排水状况[4]。考虑到矿井排水现场环境较为特殊, 水体浑浊度较高, 如果只是使用一般的接触式传感器, 矿井水体易造成探头损坏。因此, 应选用超声波液位传感器对液位信息数据进行采集。该类型传感器不仅测量精度较高, 而且安装便捷、输出信号较为稳定, 在井下环境中具有良好的适用性。
(4) 温度采集模块。通过温度信息可将水泵的工作状态反映出来, 以判断水泵是否处于良性状态。温度采集模块主要负责水泵温度信息采集, 并可进行实时监控, 具备了预警功能。此模块先会采集温度信息数据, 并将其传递至系统进行分析, 若发现温度值超过正常范围, 则会由系统发出警报, 并将异常温度信息反馈至用户, 以便于及时调整水泵工作状态, 保证水泵正常运行[5]。温度采集模块当中, 温度传感器选用铂电阻, 其电阻值能跟随温度变化而发生改变, 性能较为稳定, 灵敏性好, 且具备较高的精度。
(5) 数据分析模块。数据分析模块在整个矿井排水自动化监控系统起到了中枢作用, 可对各类采集数据进行分析, 以此来判断水泵具体运行状态。若发现数据信息异常, 则会引导系统调试, 直至系统恢复至正常工作状态为止。
(6) 开停机模块。开停机模块是系统的执行模块。数据分析模块对采集信息进行分析后, 便会将相关指令发送至开停机模块, 开停机模块便可根据排水系统实际运行状况, 对泵开关进行调节, 实现开、停机动态化监控, 让系统始终保持良性运行状态。
(7) 数据库。数据库是整个监控系统的核心组成, 其会对所有采集信息数据进行整合, 并为相关操作执行提供基础。
整个系统以PLC为基础, 并在PLC上添加了一个以太网模块。利用以太网模块可将设备信息、运行状态信息、故障信息等设备模拟量及开关信息数据通过以太网传输至地面控制中心, 而地面控制中心可将相关反馈指令通过以太网传输至PLC, 即完成指令调控。
4结束语
利用矿井排水自动化监控系统可实现排水自动化操作, 为排水泵安全运行提供基础, 有利于促进企业安全生产, 为企业整体效益提供保障。
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排水监控 篇6
1 泵站技术路线
污水泵站的工艺比较简单, 污水经进水闸门进入泵站, 格栅机去除较大固体垃圾后进人泵坑, 由水泵提升至出水管槽, 所包含设备有高低压变配电设备, 闸门、格栅机、水泵等。技术路线为:污水→闸门→格栅机→泵坑、集水坑→出水槽。
2 集散监控系统结构
2.1 下位系统
每个污水泵站的FLC控制系统 (现场监控系统PTU) 为一个独立的下位子系统。各个RTU的PLC-方面实现数据采集及数据预处理, 并将数据上送监控中心;另一方面执行监控中心的控制命令, 或自动执行定时控制指令, 或完成自动控制逻辑。泵站当地还安装有触摸屏操作终端, 触摸屏操作终端连接PLC可直接对泵站的设备进行参数设定和监控。RTU主要采用日本三菱公司的Q系列和PX系列PLC为核心设备, 采用东方电子的智能电表测量设备的电量参数。Q系列PLC既可以作为单独的PLC控制机。又可以作为I/O子站, 通过现场总线受控于其它主控设备, 还可构成由多台PLC组成的分布式大型控制系统。Q系列PLC为模块化和可扩展结构的产品, 构成的系统可大可小, 为现代开放式控制系统提供一套通用的、便于实施应用的、经济的解决方案, RTU由以下部分组成:系统电源组件、PLC集控组件、开关量隔离组件、开关量驱动组件、模拟量采集组件、接系统接口组件、人机交互接口、智能设备和通讯组件组成。
2.2 上位系统
即泵站远程监控中央控制室。中央控制室采用多台高性能计算机和i Hx组态软件组建SCADA系统。主要要成对远程泵站的运行管理, 泵站设备工艺参数的设定。运行数据的记录、分析、报警及所有被控对象的运行状态的显示等功能, 并实现信息共享。
2.3 通信链路
据不同泵站的通信条件, 系统一共使用了三种通信链路建立中央控制室SCADA系统与PTU中PLC的联系。这三种通信链路为:IP城域网 (INTRANET、GPRS以及PSTN (电话网络) , 一期工程中6个泵站采用IP城域网为主要通信链路, 采用GPPs为备份链路。另2个泵站由于条件所限及泵站规模较小。故采用GFRS为主要通信链路, 能接电话的那个泵站采用PSTN作为备份通信链路。
3 系统功能
RTU完成泵站现场数据的采集和对监控对象的控制。泵站被监控的对象主要包括进水闸门、格栅机、皮带机、潜水泵、变压器、进水口、泵坑及出水口等。一共设置了849个监控工I/O信号点, 同时使用47个智能电表采集电量数据, 电表采用RS485与上位的主处理器通讯, 采用总线型拓朴方式。
3.1 闸门监控
闸门需要采集的数据包括闸门开度、上限位信号、下限位信号、开闸信号、闭闸信号、过扭矩信号、过载信号、运行时间和次数等, 实现开闸运行、关闸运行和运行停止控制;共有:a.手动;b.预先设置开度并启动其运行;c.根据泵坑水位和出水口水位完成对其闭环控制等三种控制方式。
3.2 格栅初控制
泵站格栅机型号的不同有不同控制要求, 以高位链式格栅机为例。需要采集和控制的对象包括格栅机上行、下行、开耙、闭耙等动作, 以及上行、下行、开耙、闭耙的限位信号和过扭、过载信号;有:a.手动启动格栅机运行;b.定时启动格栅机运行等二种控制方式。
3.3 水泵监控
水泵需要采集的数据包括水泵运行的三相电压、三相电流、运行时间、次数、 (短路、过负荷、电机进水、定子过热、轴承过热、缺相等) 故障保护信号;有:a.手动控制, b.自动控制二种控制方式。在自动控制方式时, PLC根据液位计测量污水液位高低来对水泵进行控制, 遵循先开先停。轮流启动, 故障自动补位原则, 开停机液位和高低报警液位可通过人机界面进行设定。
4 主要应用软件
4.1 上位系统
集散监控系统上位系统采用i FIX工业自动化组态软件组建SCADA系统, 将R7U采集到的实时工况、过程变量、工艺参数、生产数据、故障报警和数据处理实时显示, 形象地反映泵站生产现场的工艺过程, 同时记录低压配电、水泵电流电压、进水闸门前、泵坑、出水口液位等1625个变量的历史数据、历史曲线和历史报警表。根据工艺要求设定各种工艺参数和对设备进行手动、自动控制。
4.2 下位系统
RTU中PLC开发环境采用三菱公司配套的PLC专用开发软件GXDeveloper7.0。能够制作Q系列, Qn A系列, A系列, FX系列的数据及程序, 支持梯形图及SFC语言编程, 我们采用模块化编程方式进行RTU软件开发, 程序主要由液位采集模块、时间及次数统计模块、各机构采集控制模块、闭环控制、水位控制模块、智能通讯模块、触模屏及用户管理模块和通讯故障处理模块组成。
结束语
集散自动监控系统应用在排水泵站中时, 首先应该以集散自动监控系统的集中性和分散性出发, 也即是应该遵循集中管理和分散控制的原则。并且由于每个排水泵站的环境和内在设施都有所不同, 因此在应用集散自动监控系统时, 应该结合排水泵站的实际情况, 科学合理的应用集散自动监控系统, 从而才能使集散自动监控系统的功用和性能能够得到充分的发挥。以上内容对集散自动控制监控在排水泵战中的应用进行了详细的阐述, 总结出泵站远程集散监控系统可以提供完善的数据显示和, 并且具有方便的参数设置功能。易于控制、调度和决策, 为我们科学高效管理提供了保证, 实现了“无人值守”, 大大提高了泵站运行的安全性和经济性。
摘要：随着科学技术的日新月异, 集散自动控制监控系统在各个领域中被广泛的应用。集散自动控制监控系统在排水泵中的应用应该遵循集中管理和分散控制的原则, 并且要根据排水泵的实际情况, 让集散自动监控系统能够充分的发挥出其应有的功效。通常情况下, 排水泵站中的集散自动控制系统是由上位系统以及下位系统两个部分所组成, 而上位系统又被称之为中央控制室, 下位系统则又叫做泵站现场监控。在排水泵站中, 一些切换装置通常是被安置在排水泵站中被监控的设备上, 这样有助于在后期的维护过程中, 及时的找出故障和处理故障。通过对集散自动监控系统的深入探析, 并且对其在排水泵站中的应用进行了详细的阐述, 以供同行探讨。
排水监控 篇7
1 硬件系统组成及其基本原理
井下排水泵监控系统的硬件组成如下:西门子S7-200系列PLC CPU224一套;12位4通道A/D模块EM231两套;台达DOP-B系列10英寸触摸屏一套;蜂鸣报警器一个;各种传感器, 包括温度传感器、压力传感器、电压变压器、电流互感器、液位传感器等。硬件连接结构如图1所示。系统基本工作原理如下:触摸屏作为人机界面可进行参数设置 (如水位阈值) 和主排水泵的运行参数及实时水位的显示。主排水泵的运行参数有工作电压, 工作电流, 真空度, 泵油的温度, 润滑油的油压等。系统的主控制器 (CPU224) 根据测得的各种运行参数进行全面的逻辑分析, 通过与触摸屏设置的相关参数进行比较, 判断是否有异常情况发生, 并能在异常情况下自动启动继电器控制相应节点主排水泵的开关。当主排水泵的真空度不能满足相应要求时启动保护, 润滑油断油保护, 实现电气闭锁, 排水泵的运行将自动停止。系统触摸屏的醒目位置显示最低水位警戒线、最高水位警戒线和井下实时水位线。主控制器通过比较当前水位和设定值进行判断, 即当前水位小于最低水位警戒线或当前水位高于最高水位警戒线时, 系统会给出报警信息, 并关闭或启动相应的主排水泵和富辅助排水泵。
2 系统软件设计
监控系统的软件系统主要包括两个部分, 第一部分是触摸屏的人机界面交互设计, 第二部分为PLC的软件设计。本文仅对PLC部分的软件设计进行阐述。
PLC软件设计主要由主程序, 初始化子程序, 扩展模块检查子程序, 数据采集子程序等构成。各程序的框图如图2-图5所示。
3 结语
本文根据实际的地下生产环境, 设计了基于西门子S7-200系列PLC和台达DOP-B系列 (HM1) 10英寸触摸屏的井下排水泵监测和控制系统。系统以S7-200系列CPU224PLC和EM231A/D为核心模块, 实时采集地下排水泵的运行参数并显示, 自动控制排水泵启动和停止, 实时监控地下水仓水位情况, 当水位过高超限时给出警报。本文设计的系统工作可靠, 性价比较高, 具有一定的工程应用价值。
摘要：井下排水系统在煤矿地下开采过程中承担着井下积水排出的重要任务, 是保证煤矿安全开采的重要系统。而对地下排水泵的监测和控制则是井下排水系统的重要环节。本文根据实际的地下生产环境, 设计了基于西门子S7-200系列PLC和台达DOP-B系列 (HM1) 10英寸触摸屏的井下排水泵监测和控制系统。系统以S7-200系列CPU224PLC和EM231A/D为核心模块, 实时采集地下排水泵的运行参数并显示, 自动控制排水泵启动和停止, 实时监控地下水仓水位情况, 当水位过高超限时给出警报。本系统工作可靠, 性价比较高, 具有一定的工程应用价值。
关键词：PLC,地下排水水泵,触摸屏 (HM1)
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排水监控 篇8
小浪底进水塔的两个渗漏集水池位于大坝的底部,潜水泵、离心泵等排水设备和原来的电气控制柜则位于集水池上方的渗漏排水泵房内。工作人员只能根据巡查情况,就地手动控制进行排水,由于小浪底进水塔渗漏水在水量和时间上有很大的随机性和不确定性(会依据天气和季节变化的不同而不同),这就给操作人员和大坝的管理带来了很大的困难,曾经就出现过由于短时间内积水过多,大坝底部廊道内的部分检测设备被淹(包括渗漏排水设备本身)的情况,造成了很大的经济损失;且由于电气控制柜位于大坝底部,环境潮湿,渗漏水滴经常落到控制柜上,造成控制柜电气元件受潮,出现短路或拒动,给渗漏排水系统的控制带来了很大的麻烦。因此有必要将电气控制柜上移至进水塔塔面,改善运行环境,并将2个集水池的排水设备用一套控制设备来进行集中监控。控制系统主要采用自动控制方式,根据渗漏水量的大小及时启动排水量较小的潜水泵和排水量较大的离心泵进行排水,以保证泵房安全稳定的运行。
1 工艺流程和监控要求
1.1 工艺流程
进水塔渗漏水量较小时,经过一定时间的积累,达到主用潜水泵启动水位2.40 m,用主用潜水泵D3进行排水;当水量增大时,达到备用潜水泵启动水位2.60 m,增加备用潜水泵D4进行排水;在此过程中,若水位回落到停泵水位1.5 m时,则停止潜水泵。若水量进一步增大时,以致达到主用离心泵启动水位2.80 m和备用离心泵启动水位3.00 m时,则分别启动主用离心泵D1和备用离心泵D2进行排水。此时潜水泵作为离心泵的充水泵,同时启动潜水泵D3、D4,打开充水电磁阀Z1(或Z2),延时3 min左右并且达到一定压力要求后启动离心泵并打开排水电动阀门F1(或F2)进行排水,然后关闭潜水泵D3、D4和电磁阀Z1(或Z2)。在排水过程中,如果水位回落到停泵水位1.50 m,则关闭离心泵。在关闭离心泵时,要先关闭相应的电动阀F1或F2,然后再关闭离心泵。其渗漏排水设备布置如图1所示。
1.2 系统要求
整个系统由2个电力中心进行供电,控制设备对供电进行选择,以确保系统在任何一个电力中心电源正常的情况下都能够正常工作。
在控制柜的控制面板上安装有自动/手动/触摸屏手动三位切换旋钮,以及各个设备的手动控制旋钮,通过控制面板和触摸屏可以对各个设备进行手动控制。
在集水池中安装两套水位计,以确保在任何一套水位计正常的情况下,渗漏排水系统都能够正常工作。一套水位计采用节点式的,检测4个启泵水位和一个停泵水位;另一套采用模拟式的,不但可以在触摸屏上显示集水池的实时水位,而且还可以通过PLC内部的算法模拟出与节点式的水位计等同的水位信号,然后与节点式水位计的信号进行并联,以确保整个控制系统控制信息的可靠性。
当水位达到备用离心泵启动水位(即警戒水位)时,报警电铃自动鸣响,报警指示灯闪烁,工作人员发现警戒情况后,可以按下相应按钮,关闭电铃;但报警指示灯仍闪烁报警,直至水位回落到警戒水位以下。
本系统的监控部分包括:两路电源的供电情况;2#明流塔和3#发电塔的水位高程及集水井水位信息;所有电气设备原件如两塔潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等动作情况;正常时水流量及启泵后排水量的监控等。
2 系统硬件构成
本系统上位机采用Nematron公司的PV6100i系列触摸屏,下位机采用GE公司PLC。触摸屏可读取PLC中所有的输入、输出寄存器,内部寄存器等的值,动态显示水位高低,设备运行情况等,并能采集、显示水位信息和历史动作,方便工作人员的监控。PLC控制输入、输出信号的逻辑关系,控制接触器驱动现场的阀门、水泵等执行机构。二者通信时PLC出口为RS 485,触摸屏入口为RS 232。
2.1 上位机硬件构成
PV6100i系列触摸屏拥有良好的人机界面,能在最大程度上提高一般控制系统或PLC工作站应用的综合能力。开发环境简单,可以与主流PLC进行无缝连接;支持多种USB设备。
该系统采用的触摸屏特征参数为:4线纯电阻式触摸屏;宽屏幕800×480;TFT液晶人机界面;24 V直流供电;128 MB闪存;68 MB DDR2随机存储器;自带32位的RISC 400 MHz处理器;支持多种接口:1个串口COM1(RS 232/RS 485 2 W/4 W),串口 COM2(RS 232),串口COM3(RS 232/RS 485 2 W);1 个USB主从机接口;支持SD卡等[1]。
2.2 下位机的硬件构成
本控制系统主要有一个PLC控制柜和一个动力柜组成。新控制系统把2个泵房中的电动阀、电磁阀、潜水泵、离心泵等用信号电缆和动力电缆分别接入PLC柜和动力柜内。
系统PLC采用GE Fanuc公司生产的系列90-30 PLC。该系列PLC具有强大的功能,能满足各种工业解决方案的要求,已有的记录表明它在200 000多项应用中被采用[2]。
通过对系统的输入设备和控制对象的分析,本系统选用IC693CPU350型CPU,共用2个开量输出模块,4个开关量输入模块,1个模拟输入模块,安装在1个10槽基架上。其中实际使用输入62点、输出28点、模拟输入2点。具体选择PLC硬件模块如下:
(1) CPU模块型号:IC693CPU350,该CPU基于高性能的386EX处理器,能够实现快速计算和大吞吐量;
(2) 背板:选用1块10槽的IC693CHS391背板,用于支持各模块的安装;
(3) 电源模块:选用IC693PWR321,为PLC系统提供充足的电源;
(4) 离散量输入模块:选用4块IC693MDL645,用于接收现场各个离散量信号;
(5) 离散量输出模块:选用2块IC693MDL741,用于控制现场的各个设备;
(6) 模拟量输入模块:选用IC693ALG221,用于采集2个集水池的水位高度信号和2个泵房的排水流量。
3 系统的软件构成
3.1 上位机软件
上位机采用触摸屏内置屏幕设计程序ViewBuilder 8000进行界面编程。它具有丰富的图形库和强大的图形组态工具,支持报警管理 、安全管理 、趋势管理、菜单管理等功能,使得开发和应用管理更加方便。触摸屏编程时,通过USB接口与PC机相连。
本系统人机界面的设计包括主界面的设计、实时参数显示设计、实时曲线设计、历史记录设计等;系统的画面设计所应用的主要元件包括字符串设定、触摸键设定、画面切换、数值显示、历史曲线及历史趋势图等。
系统设计了2个渗漏排水泵房中各个设备的手动控制界面,根据渗漏排水泵房内排水设备的实际位置设计了仿真画面,动态显示出现场的潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等设备的开关状态,并实时显示水位的高度、流量的大小。还设计了2个泵房的联合监控界面,便于用户的操作(如图2所示,其中水位高程为集水井水位再加一个基准高程)。各个界面下设有切换按钮,可以方便地切换到其他界面。并且利用触摸屏的数据记录功能,记录水位、流量信息及潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等设备开关时间信息等,并形成实时和历史趋势画面;可定期导出历史数据,经过处理后形成Excel文档,便于在PC机上进行后期分析处理。
3.1.1 参数设定:
由于ViewBuilder 8000软件适用于几个系列的机型,在编程开始时,要选择与本项目所对应的机型。本项目使用的是PV6100i系列触摸屏,故选择PV-8070iH/PV-6100i/PV-8100i(800x480),并选择相应的PLC类型(GE Fanuc SNP-X)。
设置通信参数:触摸屏的通信参数必须与PLC一致,否者二者不能进行通信。接口类型为RS 232,采用COM1口通信,波特率为19 200 b/s,数据位8位,奇偶校验为奇校验,停止位1位。
3.1.2 相关信息的采样与显示:
水位信息的采样与显示:本系统的水位信息采样分为2部分:周期采样和触发采样。
(1) 周期采样。
PLC将水位传感器采集到的2#明流塔水位高程、集水井水位以及3#发电塔水位高程、集水井水位等水位信息分别存入其内部寄存器R1,R3,R5,R7当中。每隔120 min,触摸屏进行数据采样,通过读取PLC的内部寄存器,可获得水位信息,还可以保存读取到的数据,以历史数据的方式显示以往的水位信息,方便工作人员分析水位速度和趋势。
(2) 触发采集。
一旦2#明流塔或3#发电塔的水泵启动工作,便触发相应塔的水位信息采样,每隔1 min,触摸屏就读取分别保存在PLC的内部寄存器R1,R3,R5,R7中的水位信息,进行1次采样。这样可以获得泵启动后水位变化的实时信息,便于工作人员掌握水泵的排水量和排水能力。并保存读取到的数据,方便工作人员的查询。
动作采样及显示:触摸屏可以读取PLC的内部所有输入寄存器,输出寄存器,内部寄存器的值,并存储在自己的寄存器当中,当PLC的输入输出状态发生变化时,其寄存器的值就会发生改变,触摸屏便采集并保存下来,工作人员可以方便的查询设备何时动作、何时恢复原状态,充分掌握该系统的运行情况(如图3所示)。
(3) 历史数据、历史动作的显示。
触摸屏在对信息采样的同时,便将这些信息保存在自己内部寄存器中,工作人员可以查询180天以内的所有水位信息和动作信息。也可直接用U盘下载采集到的保存在触摸屏内的水位信息的历史数据及历史动作,利用相应软件,将下载数据转换成Excel文件,便于工作人员进行研究分析,也便于将资料归档整理。如图3,图4所示。
3.2 下位机软件
本系统下位机软件采用Windows操作系统下的VersaPro2.0进行编程调试工作,该编程软件拥有良好的人机操作界面,编程简单易行,便于用户的调试、维修、改造等工作。软件由主程序和六个子程序构成,主程序用于系统初始化、数据处理、通信、报警输出和调用子程序等;六个子程序分别用于对两个泵房的设备进行自动控制、手动控制和触摸屏手动控制。软件流程图如图5所示,其中水位高度为集水井水位高度。
4 联合调试
在系统联合调试过程中,通过触摸屏显示的信息,发现有些开关量的状态的很不稳定,出现触摸屏多次重复记录信息或记录有误的情况。比如,系统设定,当水位达到2.4米时,2#主潜水泵启动,2#水位触发采样进行。然而在分析触摸屏记录的2#动作信息和2#触发采样水位信息时发现,在一个很短的时间内,2#主潜水泵输入状态在“开”、 “关”之间反复转换,相应记录的触发采样水位信息也很混乱。在分析了可能是水位不稳,水以波状形式冲击水位传感器的缘故,在PLC控制程序中,加入了防抖动程序,解决了该问题。
5 结 语
系统经过改造后,可以在进水塔塔面的控制室内对两个渗漏排水泵房内的设备进行集中监控,改善了系统的运行环境。该系统采用的以GE 90-30 PLC为中心构建自动/手动控制系统,操作简单,维护方便,运行稳定可靠,大大减轻了操作人员劳动强度。触摸屏的友好界面和历史数据记录功能,不仅给操作带来了方便,而且记录了泵房的运行状况,给自身系统的安全分析、事故排查、乃至水工建筑物的安全分析提供了可靠的数据来源。该系统投运一年多来工作稳定正常,用户反应良好。
参考文献
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