某机场自动供水系统的设计

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1、某机场自动供水系统的设计徐云辉（南昌市城市规划设计研究总院江西南昌330038）摘要：针对机场一期供水系统水压不稳，自动化程度低，可靠性差等问题，设计采用一套以PLC、计算机、变频器为控制核心并配以多种仪表设备和水泵机组的SCADA--数据采集与监视控制系统。该系统具有可靠性好、自动化程度高的优势，同时配以故障报警和智能监控台，体现现代智能控制理念。关键词：数据采集与监视控制系统；可编程控制器；自动供水系统一、引言机场的生活用水由市政供水管网供应，该供水进入机场范围后一部分直接作为生活用水供应，另一

2、部分则流入蓄水池以保证高峰期的供水需求。一期供水工程采用的是传统人工操作无自动模式，在市政水压过低时依靠人工启动适宜台数的水泵机组并手动调节出水阀门以维持一个相对合适的水压。实践证明，该一期供水系统对市政管网水压依赖性高，电机启停频繁，自动化程度低，故障几率大，特别是在用水高峰期水压容易波动，难以控制。随着电气自动控制行业的发展，特别是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统SCADA系统构建的日趋成熟，电气化领域已开始广泛应用SCADA在设备监视，数据采集，参数调控等方面的优势。SCADA系统

3、针对机场供水系统的不足，可以引入PLC控制及PID变频调速机制实现自动恒压供水，配备监视报警装置后可进行手动/自动控制的切换，保障了系统的安全运行，能有效解决机场供水系统自动恒压供水的问题。二、供水系统组成该系统主要包括机场调压站的及具有人机界面的中心调控室两部分。1、调压站调压站继续沿用一期工程中的相关设备，由封闭式蓄水池、二氧化氯消毒设备、加压设备组成，其中加压设备组采用自灌式工艺流程的半地下式泵房，配有三台专用生活用水给水泵。考虑到市政与自来水管网水压相配合，设定水泵出水口压力350KPa。通

4、常情况下水泵机组采用两台工作，一台备用的轮换制。2、中心调控室中心调控室承担该供水系统的自动调控，故障处理，供水流程概况显示等操作，是SCADA系统的设备核心所在，包括PLC模块、变频器模块、UPS电源、中控室操作台、通讯模块、打印机、人机界面大屏幕监视和故障报警等系统结构单元。系统结构见示意图如图1图1SCADA系统模块分解简图三、自动恒压供水原理系统的感受部分有分设在各主要管网入水口的压力变送器构成。该套系统主要有以下几个工作状态：1、当市政自来水压力高于设定压力350KPa时，说明管网压力无需

5、补偿，直接由市政自来水供水，蓄水池完成基本的进水存储。2、当检测到市政自来水压力低于350KPa时，感受器通过模数转换模块将低压信号传送至PLC控制台，PLC控制单元首先控制人机界面做出调压动作显示，同时通过PID算法，计算出频率偏差量△f(t),随后变频器给出相应的输出频率来控制水泵电机转速，达到调整出水压力，控制管网恒压供水的目的。此时为了保障系统安全，PLC还设置了蓄水池最低水位限制的相关监控。3、经过一段时间的变频调速水压补偿，管网压力重新回升至设定值附近，这是人机界面提示工作状态良好，水压

6、符合供应需求，调压站水泵机组维持在低速节能运行模式。4、从自动调控转换为手动操控。该系统正常工作时主要依靠系统预设的的各项参数自动完成变频调速过程，但同时也配备了手动控制的转换。手动转换可以完全脱离自动控制设备，依靠旁路继电装置开合水阀，启动水泵。手动控制的部署进一步提高了系统运行可靠性。四、SCADA系统功能的实现1、系统功能控制中心由两台互为热备用的PC工作站组成，可在线均分计算任务，工作性能由于主从备用。该控制中心主要包括管理功能和控制功能两大块。管理功能即生成整个供水系统的工艺流程，供水调控

7、的动态图，反应实时数据，完成报警、历史记录的显示存储、报表打印等功能。控制功能即在基于数据图形和操作菜单的方式上，操作人员通过键盘鼠标或直接由预设指令下达各项调度控制指令。其中管理功能按一下三个层面叙述：（1）现场测控层：现场测控层有8个PLC分站，光纤环形以太网交换机及各项检测仪表等组成，用于完成数据的采集，主要是压力变送器对管网压力的实时反馈机制以以及液位变送器对蓄水池上下限水位的系统安全监测机制。（2）中间监控管理层：中间监控管理层主要完成的是分散信息的汇总，它将各现场PLC分站和仪表采集的各

8、种工艺数据汇总后呈递给主控台调度中心。中控层接收到主控指令后控制相应的执行机构自动运行。（3）主控台调度中心：主控台PC机主要完成系统的运行状态分析，随时处理下级反馈数据，并给出相应的主控指令，同时在大屏幕上实现数据的动态显示。作为控制中枢，必须保证通讯的不可中断。2、系统通讯系统各项功能实现的速度及可靠性有赖于系统的通讯方式，SCADA目前主要有无线和有线两种通信方式，考虑到无线电台之间存在设备更新和纠错能力问题，我们采用更成熟的有线网通讯技术。SCADA系统采用冗