PLC和SCADA系統在二次供水系統中的應用

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(1.太原市汾源供水設備有限公司，山西 太原 030027；2.太原科技大學，山西 太原 030024)

0 引言

隨著我國經濟的高速發展，高層小區的日益增多，市政管網的水壓無法滿足小區高層用戶的用水壓力需求，這就需要增加一個二次供水增壓設施，來滿足高層用戶對供水量和供水壓力需求。二次供水系統可以滿足這樣的需求，可以保證高層用戶用水的流暢性。如何確保二次供水系統安全穩定運行就成了首要問題。隨著可編程序控制器(PLC)功能的不斷完善和無線通信技術的迅猛發展，基于PLC的SCADA系統在自來水供水設備的自動控制方面運用地越來越廣泛。隨著SCADA系統的廣泛運用，不僅滿足了系統管理信息化和集中監控的要求，而且保證了供水設備安全穩定運行。本文介紹了SCADA系統在二次供水系統中的實際應用。

1 二次供水系統

此二次供水系統在山西省太原市汾源供水設備有限公司進行測試實驗，實驗現場的二次供水設備進水口通過水泵將水壓加壓到2 kg左右，模擬市政管網的水壓情況。通過此二次供水系統控制的供水設備在流量從0 m3/h～14 m3/h 變化的過程中將壓力提升并保持在8 kg左右，二次供水系統實驗現場如圖1所示。

2 PLC在二次供水系統中的應用

2.1 PLC技術在各泵站的應用

供水泵站的最大特點就是地域分布極為分散，通常供水泵站和水廠控制中心的距離達到幾公里甚至幾十公里。為了降低成本，減輕工人的勞動強度，同時又希望實現單人值守甚至無人值守，通過PLC技術和SCADA系統就可以實現此功能并達到數據的遠程采集和設備的集中控制目的。

1)各泵站需要通過PLC檢測并傳遞參數，如：壓力、流量、濁度、濕度、電機轉速、電壓、溫度。2)通過PLC控制開關量，如電路的通斷，伺服電機的啟停，門禁系統。3)通過PLC實現伺服電機一用一備功能，也就是定時功能。4)通過PLC控制伺服電機的轉速，以達到恒壓的效果。

2.2 PLC的總體設計流程圖

可編程序控制器(PLC)在工業自動化領域有著十分重要的位置，因為自身小型化、價格低、編程簡單、可靠性強的特點，在現代工業中的作用是不可取代的。PLC的主要功能有邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令。此二次供水系統采用PLC控制，自動控制工作全部由PLC完成，其中恒壓流程圖如圖2所示。

3 SCADA系統在二次供水系統中的特點

每個供水泵房的伺服電機都有三種控制方式，來確保設備的有效啟停，從而保證安全，這種控制策略無疑是可靠的。三種控制方式包括面板控制、就地控制、遠程控制。

1)面板控制：二次供水系統中包括了工業觸摸屏，通過工業觸摸屏可以直接對設備進行啟動、停止的操作。

2)就地控制：就地控制是指通過控制柜的斷路器直接切斷電源，可以在緊急情況下使用，確保設備安全運行。

3)遠程控制：遠程控制是指在控制中心對設備進行遠程集中控制，其控制命令以通信的方式傳遞給PLC，本質是通信控制。

SCADA系統有著豐富的監控界面以及強大的報表功能。工作人員通過監控界面、報警界面、報表畫面可以直觀有效地了解每個供水泵房的運行情況，可以提高工作人員的工作效率。

4 上位機SCADA監控畫面設計

SCADA軟件是工業自動化軟件中的一種，是北京亞控科技發展有限公司的產品。通過SCADA軟件實現對地域分布極為分散的供水泵房進行集中控制，在太原市多個供水泵房進行定位，在地圖上以定位點的形式顯現出來，工作人員可以在控制中心查看每個供水泵房的運行情況。

通過點擊地圖上供水泵房定位圖標，可以打開每個供水泵房的監控系統，工作人員可以在此界面上查看進水壓力、出水壓力、出水流量、設定壓力和伺服電機的電壓、電流、轉速、溫度、累計用電量以及供水泵房的濕度，水的濁度，還可以查看供水泵房監控攝像頭拍攝的實時視頻監控畫面。工作人員也可以通過此界面遠程操控伺服電機的啟停和電路的通斷以及門禁系統。當二次供水系統出現故障時，會自動故障報警，工作人員可以通過故障分析了解到系統故障的具體原因，再派出技術人員進行維修處理，大大降低了工人的勞動強度。供水泵房監控系統畫面見圖3。

5 結語

基于PLC和SCADA系統的二次供水系統，很好的滿足了供水泵房的集中控制要求，同時實現了數據的遠程采集以及供水泵房無人值守的要求。提高了工人的勞動效率，降低了勞動強度。因為供水泵房分布極為分散，采用了無線通信，這樣不但保證了通信質量，同時降低了工程成本。目前，該系統運行穩定，偏差較小，控制效果好。