計算機自動化控制系統在城市供水工程中的設計及實現

劉曉蕾

摘要：文章詳細介紹了城市供水工程計算機自動化控制系統的設計思想、工作原理、功能結構及運行特點，最后闡述供水系統實現計算機自動化監控的作用和意義。

關鍵詞：計算機 自動化控制 應急工程 應用

1 計算機自動化控制系統的設計

1.1 設計思想

采用新材料、新技術和新工藝，實現煙臺市城市供水應急工程水體置換及供水的自動化管理。設計采用PLC+計算機方式，對30臺潛水泵通過智能管控器進行集中遠程監控；采用PLC與變頻技術相結合，對潛水泵實行變頻恒壓控制。

1.2 系統的結構及功能

1.2.1 系統的結構

煙臺市城市供水應急工程計算機自動化控制系統共分為三個系統[1]：中控室系統、現場測控系統、智能儀表和設備系統。

（1）中控室系統 。中控室系統配有1臺工控機、1臺工業以太環網交換機、1套打印機系統及組態軟件等，形成一套綜合的數據業務平臺。主要實現與現場測控系統的數據傳送和通訊。

（2）現場測控系統。煙臺市城市供水應急工程共有30眼抽水置換井，分布比較分散，故在每眼抽水置換井均設置一個現場測控系統。

（3）智能儀表和設備系統。智能儀表和設備主要包括電磁流量計、壓力變送器和投入式液位計等，儀表和設備布置在30眼抽水置換井井室內，監測潛水泵的流量、壓力及置換井周圍的水位等，并通過智能管控器將數據采集到現場測控系統[2]。系統圖見圖1。

1.2.2 系統的功能

本次應急供水工程的遠程監控系統是基于工業以太環網交換機和光纖通信網絡的專業監控系統，實現大規模的遠程監控，通過多線程的完全并發通信，采用高性能的服務器以及遠程測控終端，實現遠距離遙測、遙信、遙控、遙調的需要，可以在幾秒鐘時間內獲取各個子站的各種數據，并完成遙控、遙調功能，同時具有許多系統無法比擬的實時響應速度以及接近于零故障和零維護的高可靠性。

（1）數據采集功能

1）定時采集數據：中控室可定時向所有現場測控單元發出監測命令，實現對抽水置換井的定時數據監測，水泵的電壓、電流、壓力、流量、水位觀測井內的水位等。

2）按需采集數據：中控室可在任何時刻請求召喚一眼或多眼抽水置換井的數據，并修改抽水置換井終端的通訊參數及報警限值等。

（2）數據處理功能：中控室對采集到的各種數據，按照其不同類型、名稱、屬性、時序進行分類，建立數據庫。對采集到的各種數據，按要求以不同的形式進行顯示。如數據、畫面、表格、曲線等，并可用顏色和符號表明數據的性質。

（3）人機界面：在顯示屏上顯示細膩的圖像和逼真的動畫，能夠生成各采集數據的時間曲線，根據需要生成各類報表，定時或者隨機打印，進行歷史數據的綜合查詢及實時數據的顯示，故障發生時，可自動推出報警畫面，顯示故障點和故障狀態，并按報警等級做出相應的反應。

（4）防盜報警功能：由于30眼抽水置換井布置較分散，各井現場控制站配套安裝防盜報警裝置，當有人進入井室時，現場發出警報聲響，并立即將報警信息發回中控室，進而可以遠程快速布防。

（5）軟件功能：具有強大的數據庫支持和存儲能力，系統支持SQL Server和其他可以通過ODBC接口進行訪問的數據庫系統，其中對于Sybase數據庫服務器，可以選用UNIX或Windows Xp操作系統?？蛻舳丝梢允褂门禣pen Client和ODBC兩種接口。

1.2.3 計算機自動化控制系統的特點

（1）管理方便

在工控機上可以顯示每臺水泵的運行參數，當水泵發生故障時報警畫面自動彈出，具有專家報表功能。

（2）功能齊全：具有手動/自動功能

手動：在工控機上可以手動啟動每一臺水泵的運行與停止，也可以設定水泵的出水流量。

自動：可以根據中控室的調度流量啟動水泵的運行臺數，調節水泵的出水流量，使系統按照調度流量自動運行。

（3）穩定可靠

智能管控器以西門子作為核心元件，以太網交換機和光線作為系統的通訊工具和介質具有抗干擾能力強的優勢，傳輸速度快，運行穩定。

（4）保護齊全

系統具有過濾、漏電、短路、缺相、水井水位過低等保護功能，我們將水泵的出水流量作為參考保護點，如水泵運轉頻率達到50Hz，流量為0，此時觀察水泵其他故障點若沒動作，即水明水井也為過低。此時水泵自動停止運行、同時報警。

（5）自動網絡管理

本自動控制系統通訊采用工業以太網，在日常運行中可能發生光纖跳線松動接觸不良、光纖斷掉等故障，若人工檢查判斷故障點將是一個很大的工作量，因此具有智能網管具有很大的優勢。本工程的自動網絡管理功能，不管是交換機的跳線脫落還是交換機故障，中控室的工控機均會顯示相應的水源井的位置，同時報警。

2供水系統實現計算機自動化監控的作用和意義

本系統自安裝調試成功，投入運行以來，工作正常，性能穩定，在一定程度產生了明顯的經濟效益和社會效益，同時實現計算機自動化監控對供水系統具有重要的作用和意義。

（1）實現三遙，節省人力資源

計算機自動化監控系統實現三遙（遙測、遙控、遙調）后，當無人值守時，通過發送設定物理量的上下限值命令，可以讓控制中心進入自動控制狀態，自動調節各處管網壓力并保持在一定范圍內。當有人值守時，可以進入半自動或人工控制狀態。

（2）優化調度分析，實現節能降耗

調度的目的就是在最經濟的運行方式下滿足用戶的需要。通過對管網壓力及流量的實時監控，了解供水壓力的變化，及時的調度生產。將出水壓力、流量與水泵特性曲線進行分析比較，選擇最佳方案，達到節能降耗和提高管理水平的目的。

（3）有利于管網故障的快速定位及報警搶修

通過對壓力監測點設定報警線，當壓力除險異常時及時報警，使管理人員能第一時間發現管網故障。綜合壓力及流量等相關信息的變化及對比分析，識別管網漏失。結合地理信息系統（GIS），對管網故障進行快速、準確定位，便于迅速組織人力到現場搶修，最大限度的降低損失，并迅速保障重點用戶的用水需求。