供水管網(wǎng)系統(tǒng)是一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大、用水變化隨機(jī)性強(qiáng)、運(yùn)行控制為多目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一般供水管網(wǎng)主要由監(jiān)控組態(tài)軟件、高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)以及現(xiàn)場信號采集與執(zhí)行單元三部分組成。

    根據(jù)城市泵站供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的要求，并充分考慮系統(tǒng)的高可靠性、實(shí)用性、便捷性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性的要求，整個城市供水系統(tǒng)按照以下幾部分進(jìn)行總體設(shè)計。

    工業(yè)控制系統(tǒng)  做到“全部顯示、分片控制、應(yīng)急接管”，即主控中心和分控中心同時顯示所有污水泵站的數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)信息，主控中心和分控中心分片區(qū)對所轄片區(qū)內(nèi)的泵站實(shí)行遠(yuǎn)程控制功能，在緊急情況下，主控中心和分控中心均能接管對方所轄片區(qū)泵站的控制功能。

    圖像系統(tǒng)  做到“全部顯示、分片管理、應(yīng)急備用”，即主控中心和分控中心同時顯示所有污水泵站的圖像信息及攝像頭的控制功能，主控中心和分控中心分片區(qū)對所轄片區(qū)內(nèi)的泵站內(nèi)的圖像進(jìn)行管理、錄像，在緊急情況下，主控中心和分控中心均能啟動備用圖像服務(wù)器接管對方所轄片區(qū)泵站的圖像管理功能。

    數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)  做到“全部保存、定時同步、自動補(bǔ)差”，即主控中心和分控中心的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器同時保存所有泵站的運(yùn)行數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)，兩地的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器定時進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，若某臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的某段時間的記錄缺失，則自動從另一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上導(dǎo)入該時間段的數(shù)據(jù)，自動補(bǔ)上缺失的數(shù)據(jù)。

                                 

    結(jié)構(gòu)原理

    本系統(tǒng)采用世界先進(jìn)的控制技術(shù)，通過在各個泵站與中央監(jiān)控中心之間構(gòu)建專業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，將各個泵站自控系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)信號和視頻信號采集傳送到中央控制中心，中央控制中心可對泵站進(jìn)行實(shí)時遠(yuǎn)程操作。整個系統(tǒng)分上位機(jī)監(jiān)控中心、現(xiàn)場信號檢測控制站、現(xiàn)場儀表層和通訊網(wǎng)絡(luò)幾部分。

    中央監(jiān)控中心  中央監(jiān)控中心位于系統(tǒng)主控中心內(nèi)，是整個泵站自動化信息系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)管理整個監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)過程調(diào)度。現(xiàn)場控制站將數(shù)據(jù)信息通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機(jī)上，系統(tǒng)能自動完成數(shù)據(jù)的儲存、顯示、分析、報警、共享。

    現(xiàn)場信號檢測控制站  系統(tǒng)在每個泵站分別配置控制站，負(fù)責(zé)對各個現(xiàn)場泵站運(yùn)行的自動監(jiān)視與控制。

    控制系統(tǒng)采集現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號、模擬量輸入信號以及協(xié)議參數(shù)，在處理后能輸出開關(guān)量控制信號和模擬量控制信號，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場各個設(shè)備的手動、自動、聯(lián)鎖運(yùn)行，并且可以通過現(xiàn)場觸摸屏實(shí)現(xiàn)對各個設(shè)備的軟手動控制。

    現(xiàn)場儀表層  現(xiàn)場儀表層位于系統(tǒng)的最底層，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。主要包括用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的各種儀表，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、顯示、報警以及用于傳送數(shù)據(jù)到控制站和中央監(jiān)控中心。

    控制功能

    泵站配置有多臺潛水泵，水泵均采用工/變頻切換控制。水泵的控制裝置均設(shè)有手動、自動、中控三種控制方式，能實(shí)現(xiàn)本地手動控制、PLC系統(tǒng)的自動控制、中控室遠(yuǎn)程控制（遠(yuǎn)控）。所有的水泵啟動裝置電氣部分具有過電壓、過載等保護(hù)功能，保證水泵在安全的環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

    運(yùn)行泵機(jī)的選擇  為延長整個泵機(jī)組的運(yùn)行壽命，在泵機(jī)運(yùn)行的過程中，要保證每臺泵機(jī)的運(yùn)行時間大致相同，不使單臺泵機(jī)長時間運(yùn)行。通過編制控制程序，將根據(jù)各泵運(yùn)行時間排序，從而選擇運(yùn)行；當(dāng)某臺泵機(jī)處于手動狀態(tài)或有故障時，系統(tǒng)自動將它從排序的隊列中篩選出，對剩下的泵進(jìn)行排序運(yùn)行。

    控制方式分為手動、自動、遠(yuǎn)控三種方式  手動方式分為就地手動控制和軟手動二種方式。就地手動控制，即直接操作控制柜上的開停按鈕；軟手動，即在本地觸摸屏上操作泵機(jī)設(shè)備的起停；自動方式，即當(dāng)系統(tǒng)處于全自動運(yùn)行模式，由PLC執(zhí)行控制程序自行完成控制過程，一般無需人工干預(yù)。遠(yuǎn)控即在中控室進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

    變頻恒液位控制策略  系統(tǒng)處于全自動運(yùn)行模式，當(dāng)集水井液位升高超出設(shè)定的啟泵水位，系統(tǒng)自動變頻啟動在排序隊列中累計運(yùn)行時間最短的泵機(jī)，進(jìn)行調(diào)頻運(yùn)行；若集水井液位繼續(xù)升高或降低，控制程序正確執(zhí)行水泵的變頻控制或水泵的啟停控制策略。

    變頻柜檢修期間控制  采用工頻液位差控制策略。系統(tǒng)按照設(shè)定高液位、低液位值自動控制（或遠(yuǎn)程控制），工頻方式運(yùn)行。

    格柵機(jī)控制  格柵機(jī)的運(yùn)行應(yīng)由PLC設(shè)定時間控制，即在PLC內(nèi)部設(shè)定一時間周期（時間周期可由觸摸屏及遠(yuǎn)控設(shè)定），根據(jù)該時間周期，格柵機(jī)定時進(jìn)行清渣。

    電動閥門控制  在任何操作模式下，電動閥門必須都可開、關(guān)、停控制。

    啟閉機(jī)控制  根據(jù)集水池的水位開或關(guān)啟閉機(jī)，控制污水流量。可以手動、觸摸屏控制、中控室控制電動閥門的開、關(guān)、停，同時在自動操作模式下也可進(jìn)行遠(yuǎn)控。

    系統(tǒng)特點(diǎn)

    采用HOLLiAS LM PLC對供水泵站及管網(wǎng)的各個現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，其主要特點(diǎn)有：

    具有強(qiáng)大的模擬量處理能力，其模擬量信號采集與輸出模塊的分辨率均達(dá)到了12位，其中不但有能接收mV、mA級信號的模擬量輸入模塊，還具能夠接收負(fù)電壓電流信號的模擬量模塊；

    模擬量輸出擴(kuò)展模塊具有兩通道模擬量輸出功能，并且兩個通道可以獨(dú)立配置為電壓或者電流信號，這便使得同一個模塊可以驅(qū)動不同類型的模擬量執(zhí)行單元；

    以太網(wǎng)模塊能夠方便地將單個PLC接入到標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)之中，使其與以太網(wǎng)上其它節(jié)點(diǎn)作高速數(shù)據(jù)交換，這使得所有PLC監(jiān)控下的供水泵站及管網(wǎng)的各種現(xiàn)場信號、數(shù)據(jù)均能夠在整個管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中高效地被集中管理。

         
 
    實(shí)踐證明，城市供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在采用HOLLiAS LM PLC并配合多任務(wù)監(jiān)控軟件FacView協(xié)同工作之后，建立了穩(wěn)定、可靠、實(shí)時的供水泵站管網(wǎng)監(jiān)控和管理系統(tǒng)。通過HOLLiAS LM PLC作為現(xiàn)場控制單元的系統(tǒng)設(shè)計是成功可靠的，它實(shí)現(xiàn)了對整個泵站各個現(xiàn)場供水調(diào)度系統(tǒng)的控制操作、數(shù)據(jù)采集以及保證了所有信息的實(shí)時性、準(zhǔn)確性、完整性和統(tǒng)一性，為供水泵站管網(wǎng)的監(jiān)控提供了可靠保障。