污水泵站控制系统的设计与实现

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1、污水泵站控制系统的设计与实现摘要：讨论了一种针对城市污水泵站控制系统的设计思想和实现方案，包括任务要求之下的硬件和软件设计及通讯等多方面的内容。关键词：可编程控制器设计数据控制通讯1　系统概况　　镇江市污水截流工程是江苏省苏南环保项目之一，是利用世界银行贷款兴建的市政环保工程，包括：古运河截流系统、内江截流系统、泵站、过江管道、中试氧化塘以及污水排放口等工程，这一系统远期(2010年)所能接纳的污水量为30×104m3/d。其污水外排工程采用多级泵站串联形式，利用地下管道逐级加压提升的方法进行排污。　　控制系统主要由IntellutionFIX人

2、机界面、高速数据通讯网络(DH—485和JSPAC)及PLC系统三部分组成。系统组成的概念建立在一个开放式、模块化结构的基础之上，并使系统可以灵活、方便地实现复杂的编程和组态工作。　　系统设中央控制和现场监控两级，即中央控制室和七座泵站(PLC1～7)。中央控制室内装有一台SLC—500系列PLC0系统、模拟屏一面及二台工控机(一用一备)，PLC0实时采集各泵站的现场信号，并在模拟屏及上位计算机屏幕上显示出来。2系统设计2.1系统设计原则　　根据控制系统设计规范，其设计原则为：　　①模块化。各系统自上而下逐层分解，直至完成所要求的功能，并在设计中

3、尽量减少模块间数据、控制参数的传递，以减少相关性。　　②可靠性。采用双机热备用方式。　　③实时性。自动地控制泵站各个设备，如阀门和水泵等的正常自动运行，在出现异常时迅速处理并报警。　　④可维护性。采用模块化设计以方便维护。　　⑤可读性和可扩展性。2.2系统设计思想　　截流工程采用分级分布式计算机控制系统，对截流工程的工艺过程进行集中管理、分散控制。　　①采用分级、分布式结构　　系统设中央控制室和泵站现场监控站两级，由中控室统一管理。每座泵站为相对独立的监控站，能实现就地控制的各种功能。系统功能还包括能实现手动控制、就地控制和远程控制的相互切换，当

4、系统出现故障时，各监控站仍能实现就地控制。　　②系统具有高可靠性　　中央控制室设置成双机系统，采用双机热备份方式。自动化仪表驱动执行机构均选用可靠设备。　　③故障诊断实时性　　在一个控制周期内实现对系统内的各种I/O模板的自诊断，发现故障立即进行切换和报警。　　④系统扩展灵活，重组容易。　　⑤模块化兼容的应用软件。　　泵站SCADA主站计算机系统采用开放式体系结构，有利于将来系统的升级。中心控制室计算机系统、管理大楼计算机系统、七个现场泵分控站及检测仪表，通过DH—485通讯网(PLC0与PLC1间)和江苏省公用分组交换数据通信网(PLC0与PL

5、C2～PLC7间)构成了一个先进的管理控制和数据采集系统(SCADA)，实现了对整个镇江市城市污水截流工程的集中管理及分散控制。控制系统构成如图1所示。2.3系统的硬件设计　　根据设计任务书统计各数据量，并进行分类，由此来决定所需的模块类型与数量。模拟屏控制机(PLC0)通过DH—485网和分组交换数据通信网(JSPAC)与各分控站通讯，从分控站获得所需数据并向分控站发送命令和信息。PLC0还通过KF3和中控室计算机传递命令和数据，并控制模拟屏。模拟屏显示各现场分站设备的状态和相关数据。　　系统中的七个泵站PLC控制系统均由A—B公司提供的基本模

6、块化控制器组成，它包括机架、电源、处理器(CPU)、各种输入/输出(I/O)模块和一个编程用的操作员接口设备。根据现场采集信号与被控信号的类型与数量确定所使用模块的类型与数量。本系统中PLC所用模块为：　　①处理器模板(SLC5/03)；　　②离散型I/O模板(1746—IB16、1746—OW16、1746—OB23模板)；　　③模拟量I/O模板(1746—NI4、1746—NO4I模板)；　　④电源模板(1746—P2)；　　⑤操作员终端(PanelVie.2.5系统通讯　　由于PLC1(江滨泵站)与PLC0站之间距离较近，故直接利用SLC5

7、00的CPU模板固有的DH—485通讯口，通过专用通讯电缆简单地组成DH—485网络。采用这种通讯方式，不仅有效地提高了通讯效率和可靠性，而且大大地降低了系统的运行费用。　　PLC0与各泵站PLC2～7之间采用江苏省公用分组交换数据网络(JSPAC)，通过MODEM进行远程通讯。　　分组交换技术是面向连接的数据通信技术，它具有差错控制功能，保证高质量的传输，网内全程误码率＜1×10-10，通信资源(信道、端口)利用率高，允许不同类型、不同速率、不同编码方式、不同传输规程的终端和计算机之间进行通信，分组多路通信可实现一点对多点同时通信，可建立发送数

8、据优先权，便于分散设点的用户共享资源，信息传输安全、可靠、保密性高，能与公用电话网、低速数据网及其他专用网互连，通信费用低等优点。分组交