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浅析供水集中控制系统在净水厂的应用
张秀杰
(海拉尔铁路房产建筑段，内蒙古海拉尔021000)
摘要：基于VPN的分级式计算机监控系统(SCADA),实现了供水厂供水系统的集中监控功能。针对
集中控制系统的目标、原则和泵站工艺及运行特点，分别从系统设计、总体结构、中控室设计、现场泵站 控制系统设计、软件系统设计、防雷设计、视频语音系统设计等方面进行了详细的介绍。总结了设计、运 行方面的经验。
关键词：供水厂；集中监控；设计；运行
引言
由于供水管理变得更加信息化、自动化，因此 要对整个供水系统进行升级并加强远程控制，形成 由一个监控室来负责整个供水厂的运作并实现相应 的管理模式。从而避免人力、物力和财力的浪费, 达到强化管理，提高工作效率，使整个供水系统更 加信息化、自动化的目的。
1.供水厂供水流程及控制系统概述 1.1基本情况
本文中供水厂主要供应铁路沿线周围50000左 右人的供水及铁路周围单位的用水。供水厂共有14 眼（每眼13kW机泵）水源井，5台（4台72kW, 1台22kW)加压栗，日供水量在5000m3左右。
1.2供水控制系统概述 1.2.1工作流程
水源井抽出水后在水厂汇集，经过过滤之后(过 滤水中的锰、铁等）存储在水厂水池，然后加压泵
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从水池抽水，供给用户。水源井的控制，过滤池的 阀门控制，加压栗的控制在中控室的电脑上完成。 电脑还监控每眼水源井的电压、电流、用电量清水 池的水位。水源井的所有控制和操作也是在中控室完成。
1.2.2自动控制
(1)中控室：中控室安装有两台电脑，一台控 制水源井、过滤池，一台控制加压泵。
(2 )配电室：中控室与配电室之间使用光缆连 接（主要作用是防雷、保证通讯速度），配电室使 用PLC控制柜自动控制加压泵的启动停止。
2.供水厂集中控制系统的总体设计 2.1设计目标
按照供水生产的需要以及技术需求，要对供水 的生产控制进行实时监控。这就要求建立相关的网 络和操纵平台，使其成为一个不需要人值班看守的 泵站。可以使用相应的计算机技术，建成各式各样
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的应用平台，通过这样的监控系统，使该栗站的业 务顺利开展。
c:与各泵站的有线通讯接口；D:无线通讯站。功能包括：
2.2设计原则
总的原则是建立一个经济、高效、可靠且能快 速反应的远程泵站的集中控制系统。具体原则如 下：①自动化。②远程化。③安全性。④系统的可 扩充性。⑤可管理性。雜容性。
2.3系统总体结构
该集中控制系统由各个泵站的监控现场以及远 程监控构成，通过此系统对泵站进行全天监控。
系统总体结构如图1。
数据
服务器
监控计算机
监控计算机中心交酿
电信网络中心
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1#泵站监控
A. 可以对泵站群进行统一控制，优化调度；B. 可以对泵站群进行集中操控、监视、记录；C. 数据通讯。
可视化人机界面是使用最新的32位技术的过 程监视系统，具有良好的开放性和灵活性。泵站的 工作情况流量、液位、压力等，都可以通过可视化 人机界面的相应数据进行展示和操作。（见附图2)。
可以加强控制室、水厂以及调度室的相关
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趙声波液位计
模拟输入
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PLC丨视频水泵
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图2.单个泵站系统结构
操作员能够在监控画面上操作，自动或者手动
图1.系统总体结构
方式可以交替使用，他们都有开、停栗的作用。手
3.供水厂集中控制系统的设计与实现3.1泵站群集中控制中心
为对水源地泵站进行监控并且实现优化，所有 水源地需要建一个泵站群监督控制中心，包括以下 部分：
动主要通过变频器实现。自动则要对数据进行操作。
3.1.1泵站现场控制系统的安装
按照泵站的要求来加强泵站现场控制系统远程 数据的传送以及通讯功能。如栗机开停、流量以及 液位等。然后，将这些数据保存在人工控机里面， 并且利用网络传送到栗站管理所监控系统里。而且 它还可以把管理所发布的各种控制性指示进一步反
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A:可视化人机界面(SIEMENSWinCC):B:中央可编程序控制器；
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应给控制机柜，从而控制正在运行的设备的开启和 关闭。
3.1.2防雷
由于泵站大多数在典型的雷电多发的多山区 域。所以需要全面、系统并而严格的防雷。主要可 以按照以下四个方面来采取防雷措施：一是专线防 雷；二是10~100兆的以太网线路防雷；三是数据 串口线路防雷；四是电源防雷。
3.1.3视频监控系统
建立视频监控系统的目的在于保证无人值守时 的泵站运行的安全。在大门口、低压控制房、7JC泵 房以及格栅房这一类安全问题多发区域安装视频监 控系统，便于我们随时观察泵站的内部运行状况， 及时处理栗站在日常运行时发生的安全事故，有效 排除安全隐患。
3.2中央控制室的设计
净水厂能够供给优良水质离不开集中控制。中 央控制室处于净水厂生产操控中心、系统主要设备 所在地这样一个核心区域，在工业计算机的辅助下 接收着系统运行的各类PLC站的数据，掌控着重 要的分析结果，控制着相应点的测定值、位置。系 统操作管理员通过中央控制操作站中的计算机来监 控设备、获取系统运行数据，系统主要具备如下 功能：
3.2.1用户登录
操作员在登陆系统时需要同时输入正确的用户 名、操作密码。在使用过程中，系统提供给了操作 员与管理员不同的操作、管理权限。操作员主要具 备操作设备、浏览数据权限；而管理员所拥有的权
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限还包括维护用户和密码、设定参数。
3.2.2实时曲线、历史曲线
操作员只需要用按钮或者菜单就能随时观察历 史曲线、实时曲线界面，根据工艺参数浏览、掌握 任何时间段系统运行曲线图，不仅能够放大、缩小 任意曲线，还能同时观测多条实时运行曲线。
3.2.3实时显示各个工艺流程图
实时动态图的显示主要采取平面流程、纵断流 程相融合的方式。流程图融合了 PLC操控设备所 需按钮，主要有遥控、自动转换两种功能。设备配 备的自动、手动按钮均为自动状态时才能使用遥 控、自动转换按钮，否则操作人员就无法对设备进 行控制。
3.2.4参数设置
将每个参数调整在一定数值范围内，并使其具 备在线调整功能。操作人员所选取的数值一旦超 出设定的参数范围，系统便无法进行相应操作，但 是会对操作人员进行提示，并且把参数变化储存于
PLC〇这时就需要具有此权限的操作人员来修改参 数设定值，使其正常完成操作指令。
3.2.5报警
设备在运转时出现故障导致运行异常，主要存 在如下四种报警情况：
1，报警消失，未经确认；2, 报警未消失，未确认；3, 报警已消失，已确认；4, 报警未消失，已确认。3.2.6事件记录
采取事件记录方式，通过对处理系统的安全状
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况、调整设备工作情况、修改参数值等一系列过程 的记录，能够为后期的事故分析奠定扎实基础。事 件记录的内容主要有：事件发生责任人、事件发生 时间、事件发生状态。
3.2.7WEB 功倉g
系统监控系统中的实时运转流程图、实时运转 数据，经过监控软件的转化，以超文本格式由交换 机输入到计算机的管理网络，再通过计算机管理的 网络终端浏览器为操作员提供浏览服务。
3.2.8报表处理
操作人员可以快捷的通过点击按钮、菜单键进 入报表界面，浏览历史报表。报表在生成时，需要 系统记录下每个工艺的运行数据，并进行总结、归 纳。当然，报表也允许召唤打印、定时打印。
3.2.9画面切换
可以便捷的切换、操作中央控制室计算机的显 示画面，主要有：总流程图和任意流程图间的随意 切换；任意界面进入报警界面；菜单界面直接登录 任何界面；直接进人上下级流程图。
4.供水厂控制系统的功能实现和设备配置任何联网的计算机都可以作为污水泵站监控系 统的客户机，使用三级控制形式即远程监视端、上 位机(S服务端）和下位机(PLC)三级控制形式来 控制访问的权限。中心控制使用PLC,主机控制使 用上位机(S服务端）再使用网络来完成远程监控 和远程视频监视。其中PLC负责实现现场测量流 量、电能、电压、电流还有液位等，并现场控制水泵。 计算机实现数据的检测与报表、远程监控与远程 视频监视等。采集的全部数据先经过VPN远程通
信传送到个人计算机，再从个人计算机经过RS232 通信模块传输控制信号给PLC,最后实现水泵的启 停。如果计算机突然发生事故，则PLC会将数据 自发转到PLC自动控制模块，同时存储数据，当 计算机正常工作时，自动将数据传回计算机中。如 果突发状况，计算机会发出报警信号，与此同时存 储相应的状况，让计算机即使在脱机的状况下，系 统也可以自己独立运行。依据各个泵的运转时间完 成轮换运行可以使设备均衡的运转。当采集的数据 受到干扰时，设置一个低水位，可以完成泵组的干 运行保护，辨别虚假的启停信号，实现了最大程度 的保护设备。
4.1供水厂控制系统实现的功能
在我国，目前已经有很多地方都陆陆续续的建 立了部分自动化控制的供水厂，因为各个供水厂采 用的供水控制系统都存在一定的差异，从而造成在 实现自动化供水的方式上也不尽形同。
在目前讲述的自动化供水系统里主要能够实现 的功能有五个。第一，它的通讯网络强大，在任意 一个PLC控制单元和任意一个综合楼内的中央控 制室之间，不仅能够相互通信还能进行实时的数据 交换；第二，它的故障报警系统完善，系统在任意 一个正在进行生产的控制单元设备发生不正常的运 行情况时，都会通过自动报警来提醒正在工作的值 班人员或是工作人员，以达到出现问题，及时处理 的效果；第三，自动化的供水系统不仅能够针对一 些历史档案教程进行存储还可以进行输出打印，不 仅如此，它同时还兼备报表自动生成的功能；第四， 监测和分析功能，它不仅可以利用组态画面的方式
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对综合楼里中控室工业控制的计算机和任何一个控 制单元反馈回来的数据进行监控管理，还能正确及 时的处理那些生产过程中出现的非正常情况；第 五，它的任何一个子站都是自动控制系统，可以对 数据进行自动采集并自动传达回总控室。
4.2控制系统的主要设备配置4.2.1可编程控制器PLC
可编程的控制器PLC,全称是Programmable
站分布位置不同，因此自己布线和通过无线方式 都代价太高或效果不好，而采用电话线的VPN 方式，经使用效果良好，网络速度和稳定性均 较好。
(2)现场控制层是否需要监控计算机。在很 多集中控制的方案中可能都没有，但由于网络的 不稳定性，当网络中断时，视频录像就不能观看 和存储。
(3 )水栗一定要平均运行。设计一个现场层的 控制系统，一定要考虑怎样避免水泵的频繁开启， 尽量避免同时开启多台设备，因为这样会造成瞬间 特别大的电流，而导致烧坏设备。
(4)考虑防雷。必须采取全面、系统而严格的 防雷措施。否则控制系统设备和网络很容易受到雷 击，特别是每年的春夏季节。
Logical Controller,它是编制程序的存储器。
4_2.2工控机
为了保证系统可以可靠安全的进行工作，供水 厂在监控中心上位机上选择IPC-610工控机是非常 正确的。
4_2.3变频器
为了有效控制交流电动机的变频，采用先进 的微电子技术和变频技术对电动机的工作电源进 行改变的电力设备称之为Variable-frequency Drive,
参考文献：
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VFD,也就是变频器。为了保证合理有效的恒压供 水，供水厂的控制系统离不开变频器。
5■运行效果
目前，本供水厂使用的PLC集中控制系统， 系统运行状态稳定且运行效果良好。PLC的主要 核心技术是SCADA技术，也叫分布式计算机监控 系统技术，这一技术的成熟应用为节约野外建立值 班室和人员聘用费用起到了很大的作用。
6.结语
(1)联网的选择。因为各个水源井位置和泵
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作者通联：tangjingwan@adler.com.cn
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