基于PLC和MDS無線數(shù)傳電臺(tái)的SCADA系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用（3）
基于PLC和MDS無線數(shù)傳電臺(tái)的SCADA系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用
導(dǎo)讀： 水廠最大的特點(diǎn)是地域極為分散。通常水源地、補(bǔ)壓井、測(cè)壓點(diǎn)距離廠區(qū)幾公里甚至幾十公里，這樣就造成控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)分散，因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系統(tǒng)。此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分別地，互不影響地進(jìn)行起動(dòng)或停止控制。
4、 控制系統(tǒng)功能
4.1 可靠的控制策略
l 互為備用。在控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)上，各配水泵、輸水泵都具有獨(dú)立的控制功能互為備用，相互之間既可以在自動(dòng)控制方式下實(shí)現(xiàn)任意組合聯(lián)鎖控制，也可以地手動(dòng)控制方式下獨(dú)立控制。中控室的兩臺(tái)操作站具有同等的功能且互為熱備，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)也不會(huì)影響水廠的操作。水源井PLC通訊采用了互為備用的DH+有線和DFI無線通訊。
l 就地和遠(yuǎn)程控制方式。各配水泵、輸水泵通過配水泵控制柜上的選擇開關(guān)，可以選擇就地控制方式和遠(yuǎn)程控制方式。遠(yuǎn)程控制是通過計(jì)算機(jī)操作站由PLC控制泵啟停，就地控制是用控制柜或現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的按鈕控制泵的啟停。當(dāng)PLC處于編程狀態(tài)或出現(xiàn)故障時(shí)可以采用就在控制方式。就地和遠(yuǎn)程控制方式相互切換不會(huì)影響泵的運(yùn)行。
4.2 配水泵的控制
l 手動(dòng)控制。各配水泵在遠(yuǎn)程控制方式下分手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。手動(dòng)控制是由操作員根據(jù)管網(wǎng)的壓力情況對(duì)配水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作。遠(yuǎn)程控制方式下配水泵與電動(dòng)閥的聯(lián)鎖控制都由PLC自動(dòng)完成。
l 自動(dòng)控制。PLC根據(jù)出水壓力和變頻器的輸出頻率，處于自動(dòng)方式的配水泵進(jìn)行循環(huán)啟?？刂?，循環(huán)啟?？刂频囊?guī)則是先開先停。
4.3 水源井輸水泵的控制
l 手動(dòng)控制。操作員根據(jù)清水池液位對(duì)輸水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作。
l 自動(dòng)控制。PLC根據(jù)清水池液位及各輸水泵起動(dòng)水位和停止水位，對(duì)處于自動(dòng)方式的輸水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作。
4.4 出水壓力變參數(shù)PID調(diào)節(jié)
出水壓力的調(diào)節(jié)是通過變頻器控制配水泵的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中，我們發(fā)現(xiàn)固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)不能解決供水高峰的出水壓力控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性問題。我們通過采用變參數(shù)PID調(diào)節(jié)方法很好地解決了這一問題。變參數(shù)PID調(diào)節(jié)是根據(jù)出水流量的大小采用不同的PID參數(shù)進(jìn)行出水壓力調(diào)節(jié)。
4.5 出水壓力自動(dòng)設(shè)定
配水管網(wǎng)的壓力損失大小隨著供水量的變化而不同，供水量越大壓力損失也越大。力了達(dá)到既滿足用戶對(duì)水壓穩(wěn)定的要求又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，我們根據(jù)出水量、出水壓力及各測(cè)壓點(diǎn)壓力測(cè)量值，采用模糊控制的方法對(duì)出水壓力進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定。
4.6 豐富的畫面顯示功能
在計(jì)算機(jī)操作站顯示的畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、高低壓供電監(jiān)控畫面、設(shè)備操作畫面、趨勢(shì)圖、調(diào)用菜單畫面、報(bào)警畫面、報(bào)表畫面、防盜報(bào)警畫面。操作人員通過調(diào)用這些畫面可以全面地了解水廠的運(yùn)行情況，并且很方便地對(duì)設(shè)備操作。
4.7 故障診斷與報(bào)警處理功能
在各設(shè)備的操作畫面中都列出其起動(dòng)條件狀態(tài)，如：上電情況、通訊狀態(tài)、故障狀態(tài)、就地/遠(yuǎn)程狀態(tài)、熱繼狀態(tài)等。記錄報(bào)警發(fā)生時(shí)的有關(guān)信息，如：故障標(biāo)簽名稱、報(bào)警信息、故障報(bào)警時(shí)間、確認(rèn)報(bào)警時(shí)間等，并對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行管理。
導(dǎo)讀： 水廠最大的特點(diǎn)是地域極為分散。通常水源地、補(bǔ)壓井、測(cè)壓點(diǎn)距離廠區(qū)幾公里甚至幾十公里，這樣就造成控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)分散，因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系統(tǒng)。此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分別地，互不影響地進(jìn)行起動(dòng)或停止控制。
4、 控制系統(tǒng)功能
4.1 可靠的控制策略
l 互為備用。在控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)上，各配水泵、輸水泵都具有獨(dú)立的控制功能互為備用，相互之間既可以在自動(dòng)控制方式下實(shí)現(xiàn)任意組合聯(lián)鎖控制，也可以地手動(dòng)控制方式下獨(dú)立控制。中控室的兩臺(tái)操作站具有同等的功能且互為熱備，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)也不會(huì)影響水廠的操作。水源井PLC通訊采用了互為備用的DH+有線和DFI無線通訊。
l 就地和遠(yuǎn)程控制方式。各配水泵、輸水泵通過配水泵控制柜上的選擇開關(guān)，可以選擇就地控制方式和遠(yuǎn)程控制方式。遠(yuǎn)程控制是通過計(jì)算機(jī)操作站由PLC控制泵啟停，就地控制是用控制柜或現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的按鈕控制泵的啟停。當(dāng)PLC處于編程狀態(tài)或出現(xiàn)故障時(shí)可以采用就在控制方式。就地和遠(yuǎn)程控制方式相互切換不會(huì)影響泵的運(yùn)行。
4.2 配水泵的控制
l 手動(dòng)控制。各配水泵在遠(yuǎn)程控制方式下分手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。手動(dòng)控制是由操作員根據(jù)管網(wǎng)的壓力情況對(duì)配水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作。遠(yuǎn)程控制方式下配水泵與電動(dòng)閥的聯(lián)鎖控制都由PLC自動(dòng)完成。
l 自動(dòng)控制。PLC根據(jù)出水壓力和變頻器的輸出頻率，處于自動(dòng)方式的配水泵進(jìn)行循環(huán)啟?？刂?，循環(huán)啟?？刂频囊?guī)則是先開先停。
4.3 水源井輸水泵的控制
l 手動(dòng)控制。操作員根據(jù)清水池液位對(duì)輸水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作。
l 自動(dòng)控制。PLC根據(jù)清水池液位及各輸水泵起動(dòng)水位和停止水位，對(duì)處于自動(dòng)方式的輸水泵進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作。
4.4 出水壓力變參數(shù)PID調(diào)節(jié)
出水壓力的調(diào)節(jié)是通過變頻器控制配水泵的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中，我們發(fā)現(xiàn)固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)不能解決供水高峰的出水壓力控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性問題。我們通過采用變參數(shù)PID調(diào)節(jié)方法很好地解決了這一問題。變參數(shù)PID調(diào)節(jié)是根據(jù)出水流量的大小采用不同的PID參數(shù)進(jìn)行出水壓力調(diào)節(jié)。
4.5 出水壓力自動(dòng)設(shè)定
配水管網(wǎng)的壓力損失大小隨著供水量的變化而不同，供水量越大壓力損失也越大。力了達(dá)到既滿足用戶對(duì)水壓穩(wěn)定的要求又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，我們根據(jù)出水量、出水壓力及各測(cè)壓點(diǎn)壓力測(cè)量值，采用模糊控制的方法對(duì)出水壓力進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定。
4.6 豐富的畫面顯示功能
在計(jì)算機(jī)操作站顯示的畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、高低壓供電監(jiān)控畫面、設(shè)備操作畫面、趨勢(shì)圖、調(diào)用菜單畫面、報(bào)警畫面、報(bào)表畫面、防盜報(bào)警畫面。操作人員通過調(diào)用這些畫面可以全面地了解水廠的運(yùn)行情況，并且很方便地對(duì)設(shè)備操作。
4.7 故障診斷與報(bào)警處理功能
在各設(shè)備的操作畫面中都列出其起動(dòng)條件狀態(tài)，如：上電情況、通訊狀態(tài)、故障狀態(tài)、就地/遠(yuǎn)程狀態(tài)、熱繼狀態(tài)等。記錄報(bào)警發(fā)生時(shí)的有關(guān)信息，如：故障標(biāo)簽名稱、報(bào)警信息、故障報(bào)警時(shí)間、確認(rèn)報(bào)警時(shí)間等，并對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行管理。
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