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１.引言

　　排水泵站（下簡稱泵站）作為市政建設和管理工程的主要設施，擔負著城市排水防澇的重要任務。從目前國內大部分的泵站控制和管理來看還是處于相當 落后的狀況，與國外相比具有很大的差異。在電氣控制上，自動化監控程度低，大部分的泵站僅有單級的常規控制。在管理水平上，大部分泵站的管理記錄和統計都是手工操作。泵站控制和管理沒有形成區域化的網絡。隨著國民經濟的飛速發展，對市政建設和管理提出了更高的要求。所以必需對現有泵站控制和管理進行改造和完善。向國外無人化泵站監控管理發展，以達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塘橋泵站為實施對象，進行整個泵站的自動化監控和管理的改造。

2.泵站工況概述

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

　　2.1設備分布

　　同大部分的泵站一樣，其設備分布平面圖如下（圖1）所示。

　　①進出水閘門：用來防止黃浦江江水倒

　　2.2控制要求

　　以塘橋泵站為設施對象，進行整個泵站的自動化監控和管理的改造。

　　①改造泵站的水泵控制開關柜，使之具有就地和遠程控制的功能。

　　②改造泵站的功率因素補償柜，能實現就地自動補償和遠程電網監控。

　　③改造泵站的變壓器房對于變壓器A，B，C三相溫度進行遠程顯示，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，在控制室內設置自動化監控操作臺和信號處理柜。

　　⑤采用SIEMENS的S7-300系列PLC，對整個泵站實現自動化監控 ，水泵將根據泵的狀態 ，水位，雨量，電網狀況，閘門位置等

　　根據以上要求，我們開發研制了下述這套塘橋泵站自動化監控系統。系統的結構見圖2。 主要 的配置如下。

　　3．1 PLC配置

　　泵站自動化監控系統的PLC采用SIEMENS的S7-300系列。根據系統要求 ，PLC總體配置如下：

　　①中央處理模塊（CPU）：選用CPU314，內存RAM擴展到64K。

　　②數字量輸入模塊（DI）：選用SM321,共8塊（16點/塊）。處理128點輸入信號。

　　③數字量輸出模塊（DO）：選用SM322,4塊為16點/塊，4塊為8點/塊。處理96點輸出信號。

　　④模擬量輸入模塊（AI）：選用SM331,共3塊（8點/塊）。處理24點輸入信號。

　　⑤通信模塊：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信號柜內有三個，其中一個為備用擴展框架；另一個在操作臺內，通過IM361擴展連接，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（當時SIEMENS還沒有此類HMI）來 實 現上述要求。HMI是以RS232接口與PLC的CP340連接，采用SIEMENS的3964R的協議完成 通信。

　　3．3電網監控配置

　　電網監控采用法國SOCOMEC公司的DIRIS M型的電量監控器，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，頻率及相應的。監控器以RS485接口采用MODBUS協議與PLC的CP340連接，傳送電網監控數據。因為泵站是采用雙路電網進線，故應用了兩套電量監控器，分別安裝兩側進線柜上。

　　其他的裝置的信號都是通過數字量或模擬量點出點入與PLC連接。

　　4．軟件監控實現

　　塘橋泵站自動化監控系統的軟件主要有兩部分：PLC監控軟件和觸摸屏圖控軟件。 PLC監控 軟件由幾大模塊組成。

　　4．1系統檢測和故障處理模塊

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

　　系統故障分類為三級:一級故障定義為。當發生此類故障，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，按人工復位鍵后系統恢復正常工作。二級故障定義為次級。當發生此類故障時將禁止故障點的控制輸出，系統作自動調正繼續當前操作。故障報警和恢復同一級故障。三級故障定義位當發生此類故障時，僅聲光預警，不中斷當前操作。根據系統中產生的各種故障實施相關的故障聲光報警和記錄。此刻觸摸式顯示屏進入故障報警畫面，顯示故障內容，性質，地點，時刻和解決方案，并打印。

　　4．2除污機和排水泵的運行處理

　　泵站有兩臺除污機,系統對除污機的工況進行監控。故障信號置位，置二級故障報警，由<系統故障處理>模塊處理。根據信號狀態點亮或熄滅有關指示燈。機同時在觸摸式顯示屏上顯示。當除污機柜上的選擇開關選擇遠控，操作臺在泵自動運行前，先進行排污操作。采用水位差檢測，則根據水位差標志實施自動排污。在自動排污時，先在現場聲光預警，再運行裝置。

　　泵啟動柜有六臺與操作臺相聯進行控制。

　　①當故障信號置位，置二級故障報警，由<系統故障處理>模塊處理。

　　②根據信號狀態點亮或熄滅有關指示燈。 

　　③當泵開關柜上的選擇開關選擇遠控，在操作臺上可實施四種泵運行方式：手動方式；自動方式；預抽空方式；檢修方式。

　　④在操作臺上對每臺泵設置有各自的狀態指示燈；手動操作按紐和選擇開關。

　　⑤單臺泵的選擇開關有四檔：停止；檢修；手動和自動。當設置手動檔時可實施手動或預抽空操作。在自動檔時則允許該泵進入系統自動運行組態。

　　⑥在系統操作上設置有三檔的選擇開關：停止；自動和預抽空。<停止>禁止所有泵的運行；<自動>允許單臺泵選擇開關設置在自動檔的泵進入自動運行組態。<預抽空>允許單臺泵選擇開關設置在手動檔的泵預抽空運行。