基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的水源井水泵集控系統(tǒng)的研究

王海君++馬永輝++宋岳龍++朱金寶

摘 要 本文介紹了一種基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的水源井集控系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，水源井分布在鋁廠廠區(qū)的外圍區(qū)域，如何更好的提高集控效率和數(shù)據(jù)監(jiān)視是亟待解決的問題，本文針對(duì)鋁廠水源井的現(xiàn)狀和實(shí)際特點(diǎn)，建立了一種基于西門子PLC的無線通信集控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的建立極大的降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，值得借鑒。

【關(guān)鍵詞】點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信 集中控制 水源井

1 水源井集控概述

眾所周知，我國大多數(shù)化工廠礦等企業(yè)都處在遠(yuǎn)離城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)，其自身的生產(chǎn)生活用水全部依靠城市的自來水管網(wǎng)供給是不現(xiàn)實(shí)的，所以大多數(shù)企業(yè)的供水基本上都是自備，基本上依靠自身的水源井來進(jìn)行供水。由于大多數(shù)水源井位置分散在廠區(qū)的周邊，因此水泵的管理及不方便，采用原始的人工巡檢、人工抄表、人工開起水泵的方式已經(jīng)不能滿足企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求，同時(shí)水源井周邊環(huán)境復(fù)雜，采用敷設(shè)線纜的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程控制也不現(xiàn)實(shí)，同時(shí)成本也較高，為此亟需一種全新的方式來實(shí)現(xiàn)水源井水泵的控制和數(shù)據(jù)監(jiān)視。

江蘇大屯鋁業(yè)公司目前主要有3個(gè)水源井泵房，分別為1#深井泵、2#深井泵、3#深井泵，水源井現(xiàn)場處無人值班，一旦出現(xiàn)故障平時(shí)很難發(fā)現(xiàn)，且廠區(qū)內(nèi)用水量不是很穩(wěn)定，需要頻繁調(diào)節(jié)深井泵的及供水加壓泵的開啟臺(tái)數(shù)，以保證蓄水池水量及全廠的供水穩(wěn)定。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)過實(shí)地調(diào)研本系統(tǒng)建設(shè)采用了如下方案：在三個(gè)水源井泵房現(xiàn)場加裝就地控制箱，就地控制箱內(nèi)部選用西門子S7-200可編程控制器并配套專用的無線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊模塊，可編程控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵各種參數(shù)采集并對(duì)水泵開停進(jìn)行控制，系統(tǒng)最終的數(shù)據(jù)通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線通訊的方式將控制命令下達(dá)給可編程控制器。此套系統(tǒng)主要包括以下幾部分：調(diào)度集控中心、傳輸網(wǎng)絡(luò)、泵房控制箱、傳感器等組成。系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)如圖1。

2.1 調(diào)度中心

系統(tǒng)的調(diào)度集控中心包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)集控PLC主站，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)采集控制主站的各種信息，控制主站通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的PPI網(wǎng)絡(luò)訪問各個(gè)控制分站，控制分站的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦髡尽?/p>

監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以監(jiān)測3個(gè)水源井泵站的工作情況等狀態(tài)信息并可遠(yuǎn)程控制所轄水源井水泵的啟停，同時(shí)具備如下功能：

（1）在線監(jiān)測水源內(nèi)泵房等設(shè)備的工作情況，控制水泵等設(shè)備的啟停。

（2）在線監(jiān)測水源內(nèi)水池水位；進(jìn)廠原水流量；出廠清水流量和壓力。

（3）在線監(jiān)測水的濁度、PH值、余氯等水質(zhì)指標(biāo)。

（4）生成各種報(bào)表，顯示各種數(shù)據(jù)曲線。

（5）歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，各種數(shù)據(jù)可以保持半年存儲(chǔ)。

（6）系統(tǒng)可以通過圖形動(dòng)態(tài)顯示水泵、閥門的運(yùn)行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行事故報(bào)警，直觀地顯示閥門開閉位置，實(shí)時(shí)顯示模擬量等數(shù)據(jù)情況。用實(shí)時(shí)趨勢圖方式和數(shù)字形式準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地顯示水倉水位，并在啟停水泵的水位段發(fā)出預(yù)告信號(hào)和低段、超低段、高段、超高段水位分段報(bào)警，用事先錄制的語音提示形式提醒操作人員注意。

（7）預(yù)留通信接口，便于接入到廠礦的其他控制系統(tǒng)中。

2.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)

系統(tǒng)的傳輸線路主要是采用433MHZ頻段的PPI網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的傳輸特點(diǎn)是：433MHZ是我們國家的免申請(qǐng)段發(fā)射接收頻率，可直接使用，本次使用的是深圳賽遠(yuǎn)的SY-S72通訊模塊并配置相應(yīng)的天線，在控制分站安裝一個(gè)發(fā)射端，在控制主站安裝一臺(tái)接收端。二者之間形成了穩(wěn)定的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)。此種通信是微波通信的一種方式，該種通信方式不僅節(jié)省了線纜的敷設(shè)，降低了開發(fā)成本，同時(shí)也節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，避免了線纜損壞對(duì)系統(tǒng)的影響。

2.3 泵房可編程控制器控制箱

水源井泵房內(nèi)配置的是主要是可編程控制器控制箱，在該控制箱內(nèi)配置的是西門子200系列的可編程控制器，并且該控制器通過通訊接口與SY-S72通訊板模塊相連接，通訊模塊配置饋線天線用以增強(qiáng)信號(hào)的傳輸距離。該控制器主要能采集完成水源井口的出水壓力、泵體溫度、瞬時(shí)流量、累積流量、三相電壓、三相電流、功率等模擬量信息，同時(shí)對(duì)電機(jī)設(shè)備的開關(guān)量信息，如水泵啟、停狀態(tài)、閥門開關(guān)情況等生產(chǎn)數(shù)值進(jìn)行采集，這些信息通過可編程控制器采集后利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信遠(yuǎn)傳到控制主站系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)處理后在控制電腦上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，同時(shí)集控操作人員可遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備的啟停、閥門開閉等進(jìn)行控制。

2.4 傳感器

為了滿足正常開泵需求和巡檢需求在水源井泵房內(nèi)配置了流量、壓力、電壓、電流、溫度、液位等傳感器。各個(gè)傳感器的安裝可以方便準(zhǔn)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)狀態(tài)。現(xiàn)場工人定期對(duì)傳感器進(jìn)行檢修，確保了系統(tǒng)正常使用。

3 總結(jié)

采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信技術(shù)的大屯鋁廠水源井項(xiàng)目系統(tǒng)運(yùn)行至今，節(jié)省了大量的人力和交通等水源井的管理成本，大幅度的提高了供水生產(chǎn)效率和故障響應(yīng)速度，確保了安全、穩(wěn)定供水。本系統(tǒng)的成功運(yùn)行改變了傳統(tǒng)的人工管理模式，全面提升了水源井的管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1]郭榮祥，張繼紅.基于微波通信的過程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)[J].測控技術(shù)，2007，6（26），57-59.

作者單位

1.華洋通信科技股份有限公司 江蘇省徐州市 221100

2.江蘇大屯鋁業(yè)有限公司動(dòng)力部 江蘇省徐州市 221600