供水管網(wǎng)系統是一個(gè)拓撲結構復雜、規模龐大、用水變化隨機性強、運行控制為多目標的網(wǎng)絡(luò )結構。一般供水管網(wǎng)主要由監控組態(tài)軟件、高速數據通訊網(wǎng)絡(luò )以及現場(chǎng)信號采集與執行單元三部分組成。

    根據城市泵站供水調度監控系統運行的要求，并充分考慮系統的高可靠性、實(shí)用性、便捷性、可維護性和可擴展性的要求，整個(gè)城市供水系統按照以下幾部分進(jìn)行總體設計。

    工業(yè)控制系統  做到“全部顯示、分片控制、應急接管”，即主控中心和分控中心同時(shí)顯示所有污水泵站的數據及設備狀態(tài)信息，主控中心和分控中心分片區對所轄片區內的泵站實(shí)行遠程控制功能，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泵站的控制功能。

    圖像系統  做到“全部顯示、分片管理、應急備用”，即主控中心和分控中心同時(shí)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對所轄片區內的泵站內的圖像進(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(dòng)備用圖像服務(wù)器接管對方所轄片區泵站的圖像管理功能。

    數據庫系統  做到“全部保存、定時(shí)同步、自動(dòng)補差”，即主控中心和分控中心的數據庫服務(wù)器同時(shí)保存所有泵站的運行數據、報警數據，兩地的數據庫服務(wù)器定時(shí)進(jìn)行數據同步，若某臺數據庫服務(wù)器的某段時(shí)間的記錄缺失，則自動(dòng)從另一臺數據庫服務(wù)器上導入該時(shí)間段的數據，自動(dòng)補上缺失的數據。

                                 

    結構原理

    本系統采用世界先進(jìn)的控制技術(shù)，通過(guò)在各個(gè)泵站與中央監控中心之間構建專(zhuān)業(yè)數據通信網(wǎng)絡(luò )，將各個(gè)泵站自控系統的實(shí)時(shí)數據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(shí)遠程操作。整個(gè)系統分上位機監控中心、現場(chǎng)信號檢測控制站、現場(chǎng)儀表層和通訊網(wǎng)絡(luò )幾部分。

    中央監控中心  中央監控中心位于系統主控中心內，是整個(gè)泵站自動(dòng)化信息系統的核心，負責管理整個(gè)監控系統的數據庫、生產(chǎn)過(guò)程調度?，F場(chǎng)控制站將數據信息通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò )傳輸到監控計算機上，系統能自動(dòng)完成數據的儲存、顯示、分析、報警、共享。

    現場(chǎng)信號檢測控制站  系統在每個(gè)泵站分別配置控制站，負責對各個(gè)現場(chǎng)泵站運行的自動(dòng)監視與控制。

    控制系統采集現場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量輸入信號、模擬量輸入信號以及協(xié)議參數，在處理后能輸出開(kāi)關(guān)量控制信號和模擬量控制信號，實(shí)現對現場(chǎng)各個(gè)設備的手動(dòng)、自動(dòng)、聯(lián)鎖運行，并且可以通過(guò)現場(chǎng)觸摸屏實(shí)現對各個(gè)設備的軟手動(dòng)控制。

    現場(chǎng)儀表層  現場(chǎng)儀表層位于系統的最底層，是整個(gè)系統的數據來(lái)源。主要包括用于采集現場(chǎng)數據的各種儀表，負責數據的采集、顯示、報警以及用于傳送數據到控制站和中央監控中心。

    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有手動(dòng)、自動(dòng)、中控三種控制方式，能實(shí)現本地手動(dòng)控制、PLC系統的自動(dòng)控制、中控室遠程控制（遠控）。所有的水泵啟動(dòng)裝置電氣部分具有過(guò)電壓、過(guò)載等保護功能，保證水泵在安全的環(huán)境下穩定運行。

    運行泵機的選擇  為延長(cháng)整個(gè)泵機組的運行壽命，在泵機運行的過(guò)程中，要保證每臺泵機的運行時(shí)間大致相同，不使單臺泵機長(cháng)時(shí)間運行。通過(guò)編制控制程序，將根據各泵運行時(shí)間排序，從而選擇運行；當某臺泵機處于手動(dòng)狀態(tài)或有故障時(shí)，系統自動(dòng)將它從排序的隊列中篩選出，對剩下的泵進(jìn)行排序運行。

    控制方式分為手動(dòng)、自動(dòng)、遠控三種方式  手動(dòng)方式分為就地手動(dòng)控制和軟手動(dòng)二種方式。就地手動(dòng)控制，即直接操作控制柜上的開(kāi)停按鈕；軟手動(dòng)，即在本地觸摸屏上操作泵機設備的起停；自動(dòng)方式，即當系統處于全自動(dòng)運行模式，由PLC執行控制程序自行完成控制過(guò)程，一般無(wú)需人工干預。遠控即在中控室進(jìn)行遠程控制。

    變頻恒液位控制策略  系統處于全自動(dòng)運行模式，當集水井液位升高超出設定的啟泵水位，系統自動(dòng)變頻啟動(dòng)在排序隊列中累計運行時(shí)間最短的泵機，進(jìn)行調頻運行；若集水井液位繼續升高或降低，控制程序正確執行水泵的變頻控制或水泵的啟?？刂撇呗?。

    變頻柜檢修期間控制  采用工頻液位差控制策略。系統按照設定高液位、低液位值自動(dòng)控制（或遠程控制），工頻方式運行。

    格柵機控制  格柵機的運行應由PLC設定時(shí)間控制，即在PLC內部設定一時(shí)間周期（時(shí)間周期可由觸摸屏及遠控設定），根據該時(shí)間周期，格柵機定時(shí)進(jìn)行清渣。

    電動(dòng)閥門(mén)控制  在任何操作模式下，電動(dòng)閥門(mén)必須都可開(kāi)、關(guān)、?？刂?。

    啟閉機控制  根據集水池的水位開(kāi)或關(guān)啟閉機，控制污水流量?？梢允謩?dòng)、觸摸屏控制、中控室控制電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)、停，同時(shí)在自動(dòng)操作模式下也可進(jìn)行遠控。

    系統特點(diǎn)

    采用HOLLiAS LM PLC對供水泵站及管網(wǎng)的各個(gè)現場(chǎng)進(jìn)行監控，其主要特點(diǎn)有：

    具有強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，還具能夠接收負電壓電流信號的模擬量模塊；

    模擬量輸出擴展模塊具有兩通道模擬量輸出功能，并且兩個(gè)通道可以獨立配置為電壓或者電流信號，這便使得同一個(gè)模塊可以驅動(dòng)不同類(lèi)型的模擬量執行單元；

    以太網(wǎng)模塊能夠方便地將單個(gè)PLC接入到標準的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )之中，使其與以太網(wǎng)上其它節點(diǎn)作高速數據交換，這使得所有PLC監控下的供水泵站及管網(wǎng)的各種現場(chǎng)信號、數據均能夠在整個(gè)管網(wǎng)監控系統中高效地被集中管理。

         
 
    實(shí)踐證明，城市供水管網(wǎng)監控系統在采用HOLLiAS LM PLC并配合多任務(wù)監控軟件FacView協(xié)同工作之后，建立了穩定、可靠、實(shí)時(shí)的供水泵站管網(wǎng)監控和管理系統。通過(guò)HOLLiAS LM PLC作為現場(chǎng)控制單元的系統設計是成功可靠的，它實(shí)現了對整個(gè)泵站各個(gè)現場(chǎng)供水調度系統的控制操作、數據采集以及保證了所有信息的實(shí)時(shí)性、準確性、完整性和統一性，為供水泵站管網(wǎng)的監控提供了可靠保障。