PLC和SCADA系统在二次供水系统中的应用

2020-04-24彭华御韩贺永

山西建筑 2020年8期

高锐排非彭华御韩贺永

(1.太原市汾源供水设备有限公司，山西太原 030027；2.太原科技大学，山西太原 030024)

0 引言

随着我国经济的高速发展，高层小区的日益增多，市政管网的水压无法满足小区高层用户的用水压力需求，这就需要增加一个二次供水增压设施，来满足高层用户对供水量和供水压力需求。二次供水系统可以满足这样的需求，可以保证高层用户用水的流畅性。如何确保二次供水系统安全稳定运行就成了首要问题。随着可编程序控制器(PLC)功能的不断完善和无线通信技术的迅猛发展，基于PLC的SCADA系统在自来水供水设备的自动控制方面运用地越来越广泛。随着SCADA系统的广泛运用，不仅满足了系统管理信息化和集中监控的要求，而且保证了供水设备安全稳定运行。本文介绍了SCADA系统在二次供水系统中的实际应用。

1 二次供水系统

此二次供水系统在山西省太原市汾源供水设备有限公司进行测试实验，实验现场的二次供水设备进水口通过水泵将水压加压到2 kg左右，模拟市政管网的水压情况。通过此二次供水系统控制的供水设备在流量从0 m3/h～14 m3/h 变化的过程中将压力提升并保持在8 kg左右，二次供水系统实验现场如图1所示。

2 PLC在二次供水系统中的应用

2.1 PLC技术在各泵站的应用

供水泵站的最大特点就是地域分布极为分散，通常供水泵站和水厂控制中心的距离达到几公里甚至几十公里。为了降低成本，减轻工人的劳动强度，同时又希望实现单人值守甚至无人值守，通过PLC技术和SCADA系统就可以实现此功能并达到数据的远程采集和设备的集中控制目的。

1)各泵站需要通过PLC检测并传递参数，如：压力、流量、浊度、湿度、电机转速、电压、温度。2)通过PLC控制开关量，如电路的通断，伺服电机的启停，门禁系统。3)通过PLC实现伺服电机一用一备功能，也就是定时功能。4)通过PLC控制伺服电机的转速，以达到恒压的效果。

2.2 PLC的总体设计流程图

可编程序控制器(PLC)在工业自动化领域有着十分重要的位置，因为自身小型化、价格低、编程简单、可靠性强的特点，在现代工业中的作用是不可取代的。PLC的主要功能有逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令。此二次供水系统采用PLC控制，自动控制工作全部由PLC完成，其中恒压流程图如图2所示。

3 SCADA系统在二次供水系统中的特点

每个供水泵房的伺服电机都有三种控制方式，来确保设备的有效启停，从而保证安全，这种控制策略无疑是可靠的。三种控制方式包括面板控制、就地控制、远程控制。

1)面板控制：二次供水系统中包括了工业触摸屏，通过工业触摸屏可以直接对设备进行启动、停止的操作。

2)就地控制：就地控制是指通过控制柜的断路器直接切断电源，可以在紧急情况下使用，确保设备安全运行。

3)远程控制：远程控制是指在控制中心对设备进行远程集中控制，其控制命令以通信的方式传递给PLC，本质是通信控制。

SCADA系统有着丰富的监控界面以及强大的报表功能。工作人员通过监控界面、报警界面、报表画面可以直观有效地了解每个供水泵房的运行情况，可以提高工作人员的工作效率。

4 上位机SCADA监控画面设计

SCADA软件是工业自动化软件中的一种，是北京亚控科技发展有限公司的产品。通过SCADA软件实现对地域分布极为分散的供水泵房进行集中控制，在太原市多个供水泵房进行定位，在地图上以定位点的形式显现出来，工作人员可以在控制中心查看每个供水泵房的运行情况。

通过点击地图上供水泵房定位图标，可以打开每个供水泵房的监控系统，工作人员可以在此界面上查看进水压力、出水压力、出水流量、设定压力和伺服电机的电压、电流、转速、温度、累计用电量以及供水泵房的湿度，水的浊度，还可以查看供水泵房监控摄像头拍摄的实时视频监控画面。工作人员也可以通过此界面远程操控伺服电机的启停和电路的通断以及门禁系统。当二次供水系统出现故障时，会自动故障报警，工作人员可以通过故障分析了解到系统故障的具体原因，再派出技术人员进行维修处理，大大降低了工人的劳动强度。供水泵房监控系统画面见图3。