雨水泵站自动化控制

杜海峰

（绍兴市上虞区市政工程管理中心，浙江 绍兴312300）

0 引言

随着国民经济的飞速发展和城市规模的不断扩大,对市政建设和管理提出了更高的要求。很多雨水泵站的管理和控制还处于人工阶段,不仅费时费力效率低,而且其排水量也是有限的,一旦暴雨来临,排水不畅,往往造成市区多处大量的积水,直接影响工业生产和经济活动。对此,本文提出了一种雨水泵站自动控制系统,利用PLC作为下位机,通过对水位的监测控制水泵的启/停数目,实现闭环自动控制。

1 雨水泵站电气自动化的系统配置

1.1 前端图像监控系统

针对城市雨水泵站现场环境采用一体化彩色摄像机作为现场监视用，这种摄像机配置3.5～8MM镜头，支架和护罩均为一体化设计，分别率达到720线，可以满足泵站设备及重要进出口这种特定场合的监控，同时镜头可以根据现场实际环境调节焦距，以达到最佳的监视效果。

1.2 周边防盗监控和门禁系统

系统采用RF2000NTl单门联网型门禁控制器，利用无线射频识别卡中的晶片编码唯一的特性，将卡的唯一编码先预置于控制器的数据库中，当持卡人持卡通过由控制系统控制的管制通道时，读卡器将持卡人所持卡的编码资料读入，并将这些编码资料通过数据传输线路传送到控制器中，控制器将收到的编码资料与数据库中预存的资料进行比较，如果符合预先设置的通行条件，控制器将向电控门锁发出开锁指令，允许持卡人通过。

1.3 水泵电气控制系统

所有的电机运行设备均采用手动和自动两种控制方式，设有手动和自动转换开关，当开关置于手动状态时，可在高、低压柜上控制，主要在安装调试和设备检修时使用；当开关置于自动时，可根据工艺流程在PLC上进行单元自动控制，正常时均采用自动控制方式。

1.4 现场数据采集和监控工作站

通过内置的程序，还可以直接完成现场液位联动控制水泵的功能。可编程控制器输出的RS232信号和现场2路图像信号接人现场数字监控工作站，该工作站配制一台硬盘录像机，内置监控管理软件，可以处理图像信号、防盗报警信号和水位信号，同时将数据通过专用网络传输到监控中心。

2 雨水泵站的特点和要求

2.1 雨水泵站自控终端功能特点

测控终端被安装在雨水泵站，监测雨水池液位；监测排水流量；监测泵的启停状态、控制模式、电压、电流、保护状态；监测安防报警、巡检；监测有害气体浓度。智能控制排水泵轮换工作，实现所有水泵均衡磨损。采用集散式控制模式，每个泵站使用一个主控制器，每台排水泵使用一个分控制器，分控制器是否投入使用可以控制。自动、远程控制格栅机控制工作。支持采用现场工业以太网通信，支持光纤通信、支持GPRS无线通信。光纤通信时支持图像监控。现场显示测控设备的工作状态、显示每台水泵的工作电压、电流、显示雨水池水位。现场键盘读取、修改、设置测控终端的工作参数。定时存储现场监控信息，以备查询。告警主动上报，如：液位超限告警、水泵工作状态变化、电流电压超限等告警。支持远程设置、修改终端的工作参数，实现远程维护终端设备。监测各泵站每台排水泵启停状态、保护状态、电流、电压等。监测各泵站安防报警信息。远程控制功能远程控制各泵站每台排水泵、格栅机的启停工作。

2.2 雨水防涝泵站自动化控制系统特点

系统运行可靠。提供雨水外排工程的运行监视，提供工程范围内主要设备的运行监视，提供故障报警和事故状态下应急处理的方案及手段。系统运行经济。充分发挥泵组的提升能力和管网系统对雨水的运载能力，动用最少的机电设备，最小的能耗，达到最大的排放能力。实现对包括泵站等设施内的全部仪表和机电设备的监控。雨水泵房的控制分三层实现，即中央控制、就地控制和基本控制，雨水泵房不设中央控制，仅有就地控制和基本控制。完善的数据采集，对全部主要设备的运行状态和运行参数自动定时的进行采集，并存于实时数据库，供计算机系统实现画面显示、制表打印及完成各种计算、控制等功能时使用。安全运行监视：中控室值班运行人员借助监控系统人机界面，监视泵站的生产过程和运行情况，各点参数及其变化趋势和设备状态，在运行状态发生改变时能及时进行分析和处理。

2.3 控制的原则

“就地”为最基本的控制级;即手动操作就地控制箱上的启、停按钮，该级为最基本级。“自动级”为设备根据现场控制箱内小PLC进行一定程序的自动操作和设备之间的联锁，该级为半自动;“遥控级”为设备远程控制级，分“远程手动”和“远程自动”两种状态，当开关处于“远程手动”时分控制站PLC和中控室可“点动”下属设备，当开关处于“远程自动”状态时，分控制站PLC根据工艺条件进行一定程序的自动操作和设备间的联锁。

2.4 系统功能控制

本控制系统具有保护、控制、测量、信号采集及故障记录等功能，这些保护按常规配置，控制有手动和自动控制功能，具有联锁装置。测量包括电气测量和非电气测量。信号采集主要是保护装置的动作信号、设备故障信号及其它接点信号。控制系统采用可编程序控制器PLC进行数据采集和系统控制。控制系统应对整个系统进行集中监视、管理、自动顺序控制，并可实现远方手动即软手动操作。控制方式使用一台触摸显示器操作站作为操作平台。通过触摸显示器画面整个泵站进行监视和控制，淘汰了传统的仪表盘台和按钮控制。系统采用自动程序控制、就地操作相结合的控制方式。图控软件能显示整个泵站的工艺流程及测量参数、控制方式、顺序运行状态、控制对象状态等，并能对参数进行成组显示、趋势曲线显示和棒图显示。当参数越限报警、控制对象故障或状态变化时，能以不同颜色进行显示。系统中硬件方面的所有模件是插接式的，便于更换。系统中任一模件的故障，不影响其他模件的运行。系统具有自诊断功能，诊断至I/O模件级。在程控系统故障时，能及时给出LED自诊断故障显示和音响报警。软件方面，其操作界面简单明了，仿真效果好，所有电机成颜色、动态显示其状态，管路有水流效果，液面有升降效果。操作人员能够及时查询一次设备状态，并可以人工打印、存储数据。能够显示事件信息，事件列表，并提供了各种查询手段，还可以进行人工置数操作，报警确认操作，可以显示在线曲线和历史曲线，显示历史报表，并且能够打印。

3 结语

本系统利用高性能S7-300 PLC实现了雨水泵站控制的完全自动化,能够确保泵站安全可靠地运行,同时迅速排除设备故障,提高系统维护质量,降低维护成本。实现了当今社会信息化、网络化和数字化的发展，并有效地节约用地、改善城市景观、降低管理人员的工作强度和泵站的噪音对周围居民的影响，提高人民的生活水平及管理水平。

［1］吴秀丽.排水泵站中的PLC控制系统应用[J].机电工程技术,2007(3):102-105.

［2］张军.全自动城市雨水泵站电气控制系统的设计与实现[J].科技咨询导报,2007(6):154-155.