遂平新建水厂自动化方案Word格式文档下载.docx

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供水管网压力监测9

监控中心建设12

系统概述

本自动控制系统技术先进、性能可靠、自动化水平高、兼容性强，采用计算机监控管理，分散就地控制和集中控制相结合的方式，由中央监控管理站（上位计算机）、PLC控制系统、水资源中央控制器、供水仪表采集终端组成一个完整的自动化控制系统。

各模块的运行自成系统，控制本系统运行和数据采集，并可将数据上传到中央监控管理站.各站分别组成独立的工作系统，当中央监控管理站或子站出现故障，不影响其它站的正常运行，确保系统的可靠性。

中央监控管理站是整个供水系统的信息中心，对整个供水系统起着监视、管理、调度作用，对各子站采集到的工艺参数（流量、水位、压力、余氯、浊度、ph值、电流、电压、电度等）以及主要设备的运行状态（如：

水泵、阀门的开停）进行实时显示，还可显示各种操作画面、工艺流程、配电系统图，建立各种参数、状态数据库、储存历史数据。

可进行事故和异常情况报警，与打印机相连可直接打印各种图表和数据参数。

系统方案

遂平县自来水厂自控系统可分为厂区内监测、水源井监测、管网测压点监测和监控中心四个部分。

厂区内监测系统

系统目标：

厂内监测包括加氯间、清水池、送水泵房三部分的监测。

PLC控制柜可将采集到的工艺参数（清水池水位、出厂流量、出厂压力、余氯、浊度、pH值）和设备状态（二级泵和真空泵的三相电流、三相电压、工作状态（就地/远程、运行、停止、故障）、电动阀工作状态（就地/远程、运行、停止、故障））送入监控中心，实现远程监控。

控制柜可接收监控中心下达的开泵、停泵命令，实现远程操作。

系统方案：

本系统主要是根据供水管网压力及流量来控制加压泵的台数及转速，以保证管网的恒压运行。

每台水泵在启动前先通过真空泵和打开相应的电磁阀进行排真空，确保每次启动的水泵都能正常出水。

加氯间和清水池的数据通过物理接线的方法传至送水泵房。

控制分为自动控制与手动控制。

本水厂的主要电气设备均采用PLC自动控制、现场控制两种方式，在现场控制箱上设有自动/手动转换开关，当自动/手动转换开关置于手动位置时，可由现场控制箱上实现手动控制，当手动自动转换开关置于自动位置时，PLC按照预先编制好的程序进行自动控制，此时现场手动操作无效，操作人员可根据实际情况进行不同控制方式的转换。

当控制系统切换至手动软起模式，可以对各个水泵进行单独控制。

两种模式下运行数据均传至水厂的监控中心，对数据进行分析、处理、归档等；

监控软件：

监控软件采用SIEMENS公司的WINCC。

WINCC是SIEMENS公司的监控软件，在国内拥有较多的用户，它集控制技术、数据库技术、网络技术、人机界面技术、图形技术于一身，包含动态显示、报警、控件、趋势、网络通讯等组件，整套系统设有多幅实时监控画面。

可通过指示灯表明设备运行状态，在电机运行方式为自动时，用鼠标点击画面下排电机启动按钮可远程启动现场设备。

传感器的瞬时值依据实际安装位置被分别标注到不同的分布工艺流程图中，其实时数据和历史数据被做成相应分布图的子画面，可在分布工艺流程图中直接点击按钮进入。

整个软件界面呈树状排列，查阅、操作简便。

水源井监测

实现目标：

实时监控每个水源井的工作状态、电量、三相电压、三相电流、水位、出水流量、压力、运行频率、水泵工作状态（远程/就地、运行、故障）,并上传至水厂中控室显示。

并可接受中控室下达的命令，远程启动和停止水泵，实现无人值守，智能管理。

根据客户要求，结合本公司的项目经验，推出两种控制方案：

方案一：

从现场控制柜引出控制线和信号线到厂区PLC控制柜，由PLC控制柜上传数据到监控中心。

在安全防护方面，在泵房大门口安装电子锁安全防护装置，如有非法侵入，通过信号线报警至PLC，由PLC上传至监控中心

此方案：

此方案较为直接，但是前期铺设线路较耗费人力、物力，且线路长期暴露在外，易老化。

信号数据接收方面，如若水源井距离厂区过远，水位、压力、流量等信号易衰减，导致数据失真。

电流、电压、电量等数据是通过485通讯采集的，采用485专用电缆，最远理论通讯距离在1200m，距离较远的水源井无法进行数据传输，因此无法采集电流、电压、电量等数据。

此方案所有水源井信号都要远距离传送稳定性、系统可靠性都无法保障，我公司不建议采用此方案。

方案二：

使用我公司的水源井终端监控管理系统，并配合我公司自主研发的绿色智能管理系统软件，实现远程监控。

该系统集传感技术、自动化控制技术、网络技术为一体的高科技远程测控管理系统。

该系统能够实现水司集中控制中心远程控制水源井水泵，使值班人员在集控中心通过计算机，可实时直观地监测水源井的工作状态，实现远距离控制各井泵运行，极大降低了员工的劳动强度，从根本上解决了水泵抽空运行等事故的发生。

水源地采集到的信号数据通过有线或无线的方式传送到水司集控中心，管理人员视情况，通过权限的设置，可对各井泵设备进行控制，提高水源井的自动化运行管理水平。

因为通讯使用的是光纤或者无线，在一定程度上不受距离限制，可以满足所有要求信号的采集。

系统配有地图显示功能，从地图上可以一目了然地看到各个泵站所在地理位置，鼠标点击具体监测点时会进入该监测点详细的信息界面。

从地图显示界面可以看到各监测点水泵的启停状态以及各项主要的实时运行参数，如瞬时流量、日取水量、水位等。

在水源井安全防护方面，系统针对用户不同需求，设计有两个方案:

方案一（推荐方案）：

泵房内设置视频摄像头，可以实现实时监控，通过有线网络将图像信息传至监控中心。

泵房大门安装电子锁安全防护装置，正常情况下电子锁处于无电闭锁状态，需要进入泵房内，可通过监控室远程开锁或本地密码输入开锁两种方式。

一旦有人非法侵入，水泵会自动停止运行，同时现场发出声光报警，报警信号同时传至监控中心。

此方案，系统稳定，可以24小时视频监控水源井的工作状态，后期无使用费用，维护方便。

考虑到有些用户现场敷设有线网络较为困难，可以采用泵房大门安装电子锁安全防护装置，泵房内安装摄像头及红外扫描装置的技术方案，一旦有人非法侵入，红外扫描装置自动启动，摄像头同时启动抓拍视频图片，利用无线网络，将视频图片和报警信号传输至监控中心。

此方案系统对信号有要求，不能对水源井24小时实时监控，只能报警抓片照片，有后期使用通信费用（每月大概5月的月租费）。

系统结构

在厂区办公楼设置监控中心室，由工控机、系统监控软件、网络接入设备共同构成中心主站，水源地各井泵房为分站，通过网络传输设备，实现点到多点的通讯，从而最终实现对各井泵的远程集中监测和控制。

水源井终端管理系统由水源井控制柜、终端测控箱、传感器（水位、流量、压力）、视频（可选项）或红外报警装置等组成。

水源井终端管理系统的客户端计算机通过访问调度中心的服务器完成水源井的监控管理任务。

水源井控制柜作为中央监控管理系统的一个小单元，其工作方式：

控制柜启动方式为软启动。

控制柜和多功能电表进行485通讯（由控制柜厂家提供），采集水泵工作的电流（防止电机脱泵），电压（防止电源缺相），电量（统计功能），采集深井液位值，设定低水位限停泵报警保护。

管道安装流量计可以监控流量，设备运行一段时后如果无流量，程序就会停泵保护。

所有数据通过水资源管理器传输给上端管理系统。

水资源管理器有2个485和一个232接口，9个开关量和8个模拟量通道，为后期的系统扩展升级留有很大的空间。

其系统主要功能总结如下：

有线通信时，支持视频在线监视泵站全景、电气控制室等重要工位，视频可回放。

供水设备电流电压超限、水位超低限、设备保护等状况时，监控中心可声光报警。

远程调度功能：

中央控制服务器采集厂区的清水池的液位或出水流量来控制水源井终端的水泵启停个数和智能判断水泵的启停顺序。

使水泵能够交替运行，充分降低设备的损耗，延长设备使用寿命。

电机实时监控，出现线路故障（超载、堵转、缺相、欠载等）等参数超标报警并显示、记录到位，支持远程改运行参数功能，可输出声光报警。

泵房安防系统异常报警：

具有红外感应报警功能，有非法入侵时，系统可输出声光报警。

泵房视频监控

图像显示

保证高清晰的实时图像画面，可单画面、多画面分割等多种显示方式，对水泵房、配电室、流量器进行全方位的监控。

供水管网压力监测

采实时采集每个测压点的当前压力，并把数据上传到控制中心，一旦管网压力有变，即可反映到联网的电脑上，工作人员可据此来排除险情，在最大限度上避免事故发生，做到早发现早排查。

采用我公司的微功耗测控终端控制系统,数据传输方式采用无线数传电台，利用现有的超短波无线信道实现远程数据传输。

优点：

数传电台的传输距离相对较远，无中转传输距离可达50公里，网络延迟少，实时性较高，特别适用于需要进行及时远程控制的地方。

缺点：

数传电台的发射距离由它的发射功率决定，对于传输距离要达到及时公里的数传电台而言，其瞬间发射功率可达十几或十几瓦，对终端系统电源要求较高；

为避开建筑物和树木对无线信号的影响，在终端安装处需架设天线，给安装和防雷击方面带来极大的困难；

数传电台的传输距离受环境影响较大，其平均传输距离往往达不到设计的最大值，所以在远程监控时需要架设中继站；

数传电台采用点对点的通讯模式，当主站下的监控终端点较多时，主站轮询时间较长；

除以上技术原因外，无线电台无线频点费的增加，终端设备价格较高也限制了它的使用。

采用我公司的微功耗测控终端控制系统，此系统包括压力传感器、浊度仪和微功耗测控终端，远程数据传输采用支持MODBUS通讯协议的DTU无线模块，利用手机数据卡无线上网，再通过Internet介入公司内部网络，将数据传入调度中心的服务器，服务器采用多线程与各远程点通讯。

系统含有配套计算机软件，软件功能介绍如下：

●测点信息管理：

可添加、删除、修改每个监控点信息，可人工补录监测点的数据。

●权限管理功能：

具有授权管理功能，管理员为最高管理者，根据不同应用要求，分配给其它使用者不同的权利。

●密码管理功能：

根据不同的使用权利和用户设置不同的登录密码。

●测点显示管理：

根据不同的使用权利和用户设置可查看的数据和数量。

●设备变化告警：

欠压报警、水表故障报警、通信中断报警。

●设备超限告警：

水压低限报警（可能产生供水管道爆裂）。

●软件可以远程登录，只要知道系统客户端，可以在任何地方登录IP客户端系统查询数据。

●报表功能：

日报、月报、年报。

●测点信息、实时数据、事件记录、操作记录存入数据库

●曲线功能：

日曲线、月曲线、年曲线。

工作原理示意图：

GPRS采用的是分组数据传输技术，可使数据尽可能达到目的地，保证了数据传输的准确性；

GPRS使用的天线类似与手机天线，便于安装；

GPRS通讯使用TCP/IP协议实现与Internet连接，支持多点对等通讯；

GPRS使用流量计费，用则计流量，不用则不计流量，对与数据量不大的用户来说，费用较少，每月只需几块钱。

GPRS的最大缺点是对移动运行商的依赖较大，GPRS是中国移动的通用无线分组业务，移动基站的分布及覆盖范围都会影响其运行情况。

监控中心建设

按照计算机机房标准进行，建议甲方对装饰材料的选择考虑防火、防潮、防尘、抗干扰、防静电等要求。

●电视墙搭建效果图

系统可以分屏或主屏显示各个视频监控画面，主屏大屏幕投影墙主要采用多块大屏幕投影单元进行拼接，最终组成大屏幕拼接组合投影墙。

大屏幕投影单元推荐采用DLP或LCD投影机，能实现高亮度、高清晰度、高稳定、高增益、宽视角、低功耗的优质画面显示。

大屏幕投影系统将大屏幕拼接屏、拼接屏控制器、音视频切换矩阵、RGB切换矩阵、控制设备和相应的控制、显示软件等综合集成，实现多路信号的组合变化显示、调用、控制和切换。

监控中心供电系统建议

（1）为保证服务器、网络设备及辅助设备安全稳定运行，建议甲方建立不间断供电系统。

（2）信息系统设备供电系统必须与动力、照明系统分开。

（3）电力布线要求：

机房UPS电源建议采用独立双回路供电，输入电流应符合UPS输入端电流要求；

线路上要有标帖标明去向及功能，保证维修方便、操作灵活。

防雷接地系统建议

（1）机房内各个系统都有独自的接地要求，按功能分有交流工作地、安全保护地、静电地、屏蔽地、直流地、防雷地等。

（2）中心机房的接地系统：

建议甲方安装室外的独立接地体；

直流地，防静电地采用独立接地；

交流工作地、安全保护地采用电力系统接地；

不宜共用接地线缆，所有机柜建议接地。