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１.引言

　　排水泵站（下簡稱泵站）作為市政建設(shè)和管理工程的主要設(shè)施，擔(dān)負(fù)著城市排水防澇的重要任務(wù),。從目前國內(nèi)大部分的泵站控制和管理來看還是處于相當(dāng) 落后的狀況,，與國外相比具有很大的差異。在電氣控制上，自動化監(jiān)控程度低,，大部分的泵站僅有單級的常規(guī)控制,。在管理水平上，大部分泵站的管理記錄和統(tǒng)計都是手工操作,。泵站控制和管理沒有形成區(qū)域化的網(wǎng)絡(luò),。隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對市政建設(shè)和管理提出了更高的要求,。所以必需對現(xiàn)有泵站控制和管理進(jìn)行改造和完善,。向國外無人化泵站監(jiān)控管理發(fā)展，以達(dá)到減員增效和提高管理水平的目的,。該項目是以上海市浦東新區(qū)塘橋泵站為實施對象,，進(jìn)行整個泵站的自動化監(jiān)控和管理的改造。

2.泵站工況概述

　　塘橋泵站位于上海市浦東新區(qū)塘橋路黃浦江邊,，該泵站主要用于附近地區(qū)的污水排放處理和防汛抗?jié)?。服?wù)面積240公頃，總排水量為13.8米3/秒,。

　　2.1設(shè)備分布

　　同大部分的泵站一樣,，其設(shè)備分布平面圖如下（圖1）所示。

　?、龠M(jìn)出水閘門：用來防止黃浦江江水倒

　　2.2控制要求

　　以塘橋泵站為設(shè)施對象,，進(jìn)行整個泵站的自動化監(jiān)控和管理的改造。

　?、俑脑毂谜镜乃每刂崎_關(guān)柜,，使之具有就地和遠(yuǎn)程控制的功能。

　?、诟脑毂谜镜墓β室蛩匮a(bǔ)償柜,，能實現(xiàn)就地自動補(bǔ)償和遠(yuǎn)程電網(wǎng)監(jiān)控。

　?、鄹脑毂谜镜淖儔浩鞣繉τ谧儔浩鰽,，B，C三相溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示,，高溫報警等功能,；

　　④建立泵站的控制室,，對泵站實施三級控制,，在控制室內(nèi)設(shè)置自動化監(jiān)控操作臺和信號處理柜。

　?、莶捎肧IEMENS的S7-300系列PLC,，對整個泵站實現(xiàn)自動化監(jiān)控 ,，水泵將根據(jù)泵的狀態(tài) ，水位,，雨量,，電網(wǎng)狀況，閘門位置等

　　根據(jù)以上要求,，我們開發(fā)研制了下述這套塘橋泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng),。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖2。 主要 的配置如下,。

　　3．1 PLC配置

　　泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的PLC采用SIEMENS的S7-300系列,。根據(jù)系統(tǒng)要求 ，PLC總體配置如下：

　?、僦醒胩幚砟K（CPU）：選用CPU314,，內(nèi)存RAM擴(kuò)展到64K。

　?、跀?shù)字量輸入模塊（DI）：選用SM321,共8塊（16點/塊）,。處理128點輸入信號。

　?、蹟?shù)字量輸出模塊（DO）：選用SM322,4塊為16點/塊,，4塊為8點/塊。處理96點輸出信號,。

　?、苣M量輸入模塊（AI）：選用SM331,共3塊（8點/塊）。處理24點輸入信號,。

　?、萃ㄐ拍K：選用CP340,共2塊，1塊為RS232接口,，1塊為RS485接口,。

　　PLC采用了四個框架，在RTU信號柜內(nèi)有三個,，其中一個為備用擴(kuò)展框架,；另一個在操作臺內(nèi)，通過IM361擴(kuò)展連接,，這樣簡化了接線,，大大地提高可靠性。

　　3．2觸摸屏配置

　　觸摸屏采用了日本DIGTAL公司的570 HMI（當(dāng)時SIEMENS還沒有此類HMI）來 實 現(xiàn)上述要求,。HMI是以RS232接口與PLC的CP340連接,，采用SIEMENS的3964R的協(xié)議完成 通信。

　　3．3電網(wǎng)監(jiān)控配置

　　電網(wǎng)監(jiān)控采用法國SOCOMEC公司的DIRIS M型的電量監(jiān)控器,，可檢測三相四線制的相電壓,，線電壓，相電流,，零線電流,，有功無功功率，功率因素,，頻率及相應(yīng)的,。監(jiān)控器以RS485接口采用MODBUS協(xié)議與PLC的CP340連接，傳送電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù),。因為泵站是采用雙路電網(wǎng)進(jìn)線,，故應(yīng)用了兩套電量監(jiān)控器，分別安裝兩側(cè)進(jìn)線柜上,。

　　其他的裝置的信號都是通過數(shù)字量或模擬量點出點入與PLC連接,。

　　4．軟件監(jiān)控實現(xiàn)

　　塘橋泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件主要有兩部分：PLC監(jiān)控軟件和觸摸屏圖控軟件。 PLC監(jiān)控 軟件由幾大模塊組成,。

　　4．1系統(tǒng)檢測和故障處理模塊

　　系統(tǒng)檢測處理所有的輸入信號,，根據(jù)具體情況將作出不同響應(yīng)。處理的信號有：六臺泵電機(jī)的溫度和振動,；進(jìn)出水閘門狀態(tài),；存水房液位；防火防盜安全,；兩臺電源變壓器溫度,；雨量；四臺功率因素補(bǔ)償柜工況,；電網(wǎng)工況（電壓欠壓和過壓監(jiān)控,；三相電流過載監(jiān)控；缺相監(jiān)控,；三相不平衡監(jiān)控,；功率過載監(jiān)控；功率因素監(jiān)控,；電量累計）,；污水池水位等。

　　系統(tǒng)故障分類為三級:一級故障定義為,。當(dāng)發(fā)生此類故障,，將禁止所有控制輸出。聲光報警,，記錄打印,，在顯示屏上顯示故障類型和解決方法。只有在排除故障,，按人工復(fù)位鍵后系統(tǒng)恢復(fù)正常工作,。二級故障定義為次級,。當(dāng)發(fā)生此類故障時將禁止故障點的控制輸出，系統(tǒng)作自動調(diào)正繼續(xù)當(dāng)前操作,。故障報警和恢復(fù)同一級故障,。三級故障定義位當(dāng)發(fā)生此類故障時，僅聲光預(yù)警,，不中斷當(dāng)前操作,。根據(jù)系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種故障實施相關(guān)的故障聲光報警和記錄。此刻觸摸式顯示屏進(jìn)入故障報警畫面,，顯示故障內(nèi)容,，性質(zhì)，地點,，時刻和解決方案,，并打印。

　　4．2除污機(jī)和排水泵的運(yùn)行處理

　　泵站有兩臺除污機(jī),系統(tǒng)對除污機(jī)的工況進(jìn)行監(jiān)控,。故障信號置位,，置二級故障報警，由<系統(tǒng)故障處理>模塊處理,。根據(jù)信號狀態(tài)點亮或熄滅有關(guān)指示燈,。機(jī)同時在觸摸式顯示屏上顯示。當(dāng)除污機(jī)柜上的選擇開關(guān)選擇遠(yuǎn)控,，操作臺在泵自動運(yùn)行前,，先進(jìn)行排污操作。采用水位差檢測,，則根據(jù)水位差標(biāo)志實施自動排污,。在自動排污時，先在現(xiàn)場聲光預(yù)警,，再運(yùn)行裝置,。

　　泵啟動柜有六臺與操作臺相聯(lián)進(jìn)行控制。

　?、佼?dāng)故障信號置位,，置二級故障報警，由<系統(tǒng)故障處理>模塊處理,。

　?、诟鶕?jù)信號狀態(tài)點亮或熄滅有關(guān)指示燈。 

　?、郛?dāng)泵開關(guān)柜上的選擇開關(guān)選擇遠(yuǎn)控,，在操作臺上可實施四種泵運(yùn)行方式：手動方式；自動方式,；預(yù)抽空方式,；檢修方式,。

　　④在操作臺上對每臺泵設(shè)置有各自的狀態(tài)指示燈,；手動操作按紐和選擇開關(guān),。

　　⑤單臺泵的選擇開關(guān)有四檔：停止,；檢修；手動和自動,。當(dāng)設(shè)置手動檔時可實施手動或預(yù)抽空操作,。在自動檔時則允許該泵進(jìn)入系統(tǒng)自動運(yùn)行組態(tài)。

　?、拊谙到y(tǒng)操作上設(shè)置有三檔的選擇開關(guān)：停止,；自動和預(yù)抽空。<停止>禁止所有泵的運(yùn)行,；<自動>允許單臺泵選擇開關(guān)設(shè)置在自動檔的泵進(jìn)入自動運(yùn)行組態(tài),。<預(yù)抽空>允許單臺泵選擇開關(guān)設(shè)置在手動檔的泵預(yù)抽空運(yùn)行。