水厂吸泥机自控系统的优化改造

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1、水厂吸泥机自控系统的优化改造梁一雷1，郑刚1，周荣斌1，李祥2（1.浙江黄岩自来水公司，3180202.南通科普自控技术有限公司,南通226301）摘要：本文介绍基于无线以太网和PLC控制的平流沉淀池排泥系统，采用无线通讯与PLC控制相结合的技术方案，即4台吸泥机控制柜上安装无线终端作为分站，平流沉淀池终端开阔位置设置主站的网络结构。在此基础上，连入现有的自控以太网络，实现上位机监控各个吸泥机工作过程，并可随时更改运行参数等。本系统经过几年的测试运行，数据准确、控制稳定。关键词：吸泥机；无线以太网；网络通讯；控制系统;改造0　引言行车式吸

2、泥机是净水厂平流式沉淀池广泛应用的一种排泥设备。老式吸泥机主要有驱动装置、真空装置、行车主梁、横梁、有线控制等，存在控制不灵活、通讯稳定性差、数据没法实时监控等缺点。黄岩自来水厂有4座平流沉淀池，沉淀池长度97m，排泥周期为24小时。原有系统通过有线控制，只能实现吸泥机的启停、部分信号的采集。吸泥机原有的供电方式为滑触线供电，室外通过滑触线供电时间长容易接触不良，导致吸泥机工作不正常；滑触线供电在动力方面距离不能够太远，在通讯方面受空间和压降的限制，通讯的芯数不能够太多，而且距离太远的话，信号传输不稳定。1　优化改造方案随技术发展，行车式

3、吸泥机主要有广播、远程终端设备、无线以太网等网络。（1）广播应用：无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务；网络允许服务器提供数据的带宽有限；融入现有的控制网络难度大。（2）远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备，应用RTU需服务主机连接互联网，从而降低了净水厂生产系统安全性，其次，好多组态软件需要安装独立的驱动程序，构成成本的增加。（3）无线以太网是一种局域网络无线连接的技术，是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物，它可以无缝地将相隔数十公里的局域网络连接在一起，创建统

4、一的企业或城域网络系统[1]；架设无线以太网无需架线挖沟，线路开通速度快。可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便。而有线网络铺设须挖沟，受地势影响，不能任意铺设，且建设工期长。一般有线网络连接的质量会随着线路的扩展而急剧下降。而对于无线桥接方式，1公里内几乎没有影响，一般可提供10M的通信速率。相比较下，无线以太网的网络结构是此次改造最佳的方案，在无线以太网的基础上，通过PLC编程可以实现吸泥机的灵活控制。考虑到回用水池运载能力，4台吸泥机最好不要同时排泥，此时就需要各个吸泥机之间的通讯以及回用水池控制系统的通讯，这对于无线系统的要求

5、高，稳定性高。对于以上的要求，本次改造在通讯方面采用MOXA3121系列的工业级无线以太网。MOXAAWK-3121的有效传输距离达到10km，标准模块的工作范围为0~75℃，宽温模块的工作范围为-40~75℃，LED灯可显示无线信号的强弱，MOXAAWK-3121具备许多工业级特性，如导轨安装、宽温操作、IP30防护等级[2]。供电方面采用电缆滑车，电缆滑车由滑车、扁平电缆、导轨以及固定件组成，扁平电缆只负责供电，不会出现电源接触不良，保证吸泥机的正常工作。每台吸泥机控制方式分为本地控制和PLC自动控制，控制系统融入水厂自控系统，采用西

6、门子S7-200系列PLC，通讯采用10M以太网模块CP243-1,S7-200PLC结构紧凑、扩展性好、指令功能强大和价格低廉等优点，在和上位机通讯方面，采用原有的上位机监控系统Intouch，系统只需要安装200PLC的驱动程序，完美地融入原有的控制系统。由以上分析可知，吸泥机自控系统的优化改造主要分为两部分：网络通讯系统和自动控制系统。2　网络通讯方案设计网络通讯系统包括无线以太网主站、以太网主站扩展天线、无线以太网从站和从站扩展天线。从站负责为现场吸泥机的S7-200PLC以太网设备提供通讯接口，并通过无线网络系统传输到主站；主站

7、则负责接收从站发送的数据，处理后传输到上位机系统，从而实现上位机监控和现场吸泥机S7-200PLC的通讯。结构图如图1所示。图1网络拓扑图每个站点采用MOXA3121，配合室外加长天线，实现百米范围内高速通讯。MOXA3121特点：1、兼容IEEE802.11a/b/g;2、三种工作模式（AP/Bridge/Client）;3、高度的安全性；4、支持远程传输；5、自带232通讯；6、工作温度范围大（-40~75℃）；7、冗余DC24V电源供电；8、STP和RSTP支持网络系统冗余；主站采用AP模式，从站为Client模式[3]，在MOXA

8、3121正面有电源、模式、故障及信号强弱显示，传输模式如图2所示图2无线传输模式MOXA3121提供两种配置方式，网页配置和专用软件，网页配置功能更全，初始IP地址为：192.168.127.