水泵房无人值守系统
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摘要：随着科学技术的迅速发展，以微处理器为核心的检测设备及可编程序控制器（PLC）控制已普遍应用于各行各业的控制领域，实现了自动化。水泵房的无人值守系统只是自动控制领域的的一小小的应用，但是实际价值比较大。泵房通常是三班工作制，24小时有人职守；大量费用用于人工；主管部门不能随时掌握泵房情况；泵房设备隐患不能及时发现；管理效率偏低。采取无人职守系统能有效的改进陈旧操作模式，即由人工的操作，变为系统自动控制完成；系统不仅在形式上缩短了从指令到操作的衔接时间，而且计算机控制下的设备联动，能够按照预设的逻辑关系自动完成，继而可减少人员投入，提高工作效率。同时自动化系统也会增强生产操作的安全性能。系统安全预警的信息提示功能和故障状态下的鉴别与保护，为系统操作提供了技术保障。
关键词：无人值守、自动化控制、远程监控
中图分类号：X924文献标识码： A
1.方案的设计
以唐山某煤化工厂为例：该厂改造的是一个综合水泵房和甲醇车间的循环水泵房。
系统控制设计选用了SIEMENS(西门子)的S7-300型PLC为控制主机，采用STEP 7设计核心源程序的梯形图，使用wincc制做上位机的人机操作界面，整个系统的软件结合良好，操作简单。系统由参数采集、PLC、编程接口、上位机控制、执行机构等五部分组成。
传感器与仪表的设置
传感器或仪表 安装位置 功能
流量计 出水管路 检测排水量
液位传感器 水池 检测水位以起停水泵
压力传感器 每台水泵的出水口 控制排水闸阀的开启
真空度传感器 水泵 配合真空泵的开停
温度计 电机轴承、电机绕阻 确保电机、水泵、轴承的无故障运行
电流表、电压表 电机控制柜 确保电机的无故障运行
语音报警装置 泵房 语音报警
目前，需要在泵房实现以下自动化系统升级改造：由于循环水泵全部需要真空启动，操作人员在启动水泵时需要同时操作真空泵，手动阀和电动阀等设备，操作过程复杂，工作量大。启泵和停泵操作均为现场手动控制。不能实时监控泵房各生产工艺参数。改造后自动化控制系统采用分级控制模式，在中和水处理站的中控室（调度室）作为本系统的主控站，监控各个循环泵的运行状况。泵房现场作为本地子控制站。中控室使用两台互为冗余的操作员级的上位机作为操作员站实时监控全厂的生产运行状况，同时可手动或自动控制泵房设备，使用一台监控上位机作为工程师管理员站以便及时修改生产运行的重要数据和控制程序等，使系统在最佳的状态下运行。
2. 循环水泵房主要采集参数如下：
模拟量：循环水供水流量，循环水供水温度，循环水回水流量，循环水回水温度，循环系统压力，冷水池液位，电机的轴承温度，电机的定子温度。
数字量： 循环泵运行指示，故障信号，出水闸阀开关满信号指示，出水闸阀故障信号指示，电球阀开关限位信号指示，电球阀故障信号指示，排水泵开停信号指示，排水泵故障信号指示，真空泵故障信号指示，真空泵开停信号指示。循环泵开停指令；进水闸阀开停指令；电球阀开停指令；主机手自动转换指令；真空泵开停指令；真空泵手自动转换指令。
控制中心的现场数据通过PLC的通讯模块及现场网络与2部PC机组成一个总线网络，同时2部PC通过网卡联机，实现资源共享。泵站控制中心的终端触摸屏除了对该站设备进行操作显示外，还可了解其他站的情况。泵房控制中心应该在中控室显示相关的生产工艺参数，并能进行相关设备的操作。上位机软件还具有实时、历史趋势功能，能够了解生产参数的动态情况。
3.系统功能
（1）具有自动与手动两种工作方式，自动运行方式为正常
运行方式，由中控控室根据泵房信息提示（报警），在工控机上实现水泵开停；手动为检查维修方式，泵房检修人员在现场检查维护时，在泵房内手动开停水泵。
（2）具有流量、水位、水压、真空度、泵房温度；水泵电机的电压、电流、功率、电量、轴温；电动阀门运行状态、电磁阀状态等监测功能、烟雾报警功能。
（3）具有自检功能。当系统中传感器与PLC通讯出现故障时，报警并记录故障时间，故障设备，以供查询及打印。
（4）具有实时存储功能。存储功能包括：①水位、温度等主
要测点模拟量的实时监测值；②模拟量统计值（最大值、平均
值、最小值）；
③报警及解除报警时间及状态；④设备开/停时间及状态；⑤设备故障/恢复正常工作时间及状态等。
（5）具有列表显示功能。模拟量及相关显示内容包括地点、名称、单位、监测值、最大值、最小值、平均值、传感器故障。开关量显示内容包括地点、名称、状态、工作时间、开停次数、传感器状态。
（6）具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。在显示屏上，同时显示不小于3个模拟量，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量值。在同一屏上显示不小于3个模拟量是为了分析重要监测物理量的变化规律。
（7）具有模拟动画显示功能，以便形象、直观、全面地反映
安全生产状况。显示内容包括工艺流程模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。
（8）具有系统设备布置图显示功能，以便及时了解系统配置、运行状况、便于管理与维修。显示内容包括传感器、执行机构、电缆等设备的设备名称、位置和运行状态等。
（9）具有报表、曲线、柱状图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能（定时打印功能可选），以便于报表分析。
（10）具有人机对话功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用。
（11）具有网络通信功能，便于领导及上级主管部门对监控信息的利用。
（12）系统调出整幅实时数据画面的响应时间小于5s。
4.监控操作画面如下：
5.报警值的设定
序号 位号 用途 参数操作值、报警 联锁值 测量范围
正常 H HH L LL
1 VI-ZL01 1#制冷风机振动、报警 0-5 5 6.3 0-20mm/s
2 TI-ZL01 1#制冷风机温度、报警 40 70 80 0～100℃
3 VI-ZL02 2#制冷风机振动、报警 0-5 5 6.3 0-20mm/s
4 TI-ZL02 2#制冷风机温度、报警 40 70 80 0～100℃
5 VI-HS01 1#回收风机振动、报警 0-5 5 6.3 0-20mm/s
6 TV-HS01 1#回收风机温度、报警 40 70 80 0～100℃
7 VI-HS02 2#回收风机振动、报警 0-5 5 6.3 0-20mm/s
8 TV-HS02 2#回收风机温度、报警 40 70 80 0～100℃
9 TI-DW01 1#低温水泵电机绕组温度指示报警 70 100 120 0～150℃
10 TI-DW02A/B 1#低温水泵电机轴承温度指示报警 70 80 0～100℃
11 TI-DW02 2#低温水泵电机绕组温度指示报警 70 100 120 0～150℃
12 TI-DW02A/B 2#低温水泵电机轴承温度指示报警 70 80 0～100℃
15 TI-HS01 1#回收泵电机绕组温度指示报警 70 100 120 0～150℃
16 TI-HS02A/B 1#回收泵电机轴承温度指示报警 70 80 0～100℃
17 TI-HS02 2#回收泵电机绕组温度指示报警 70 100 120 0～150℃
18 TI-HS02A/B 2#回收泵电机轴承温度指示报警 70 80 0～100℃
21 TI-ZL01 1#制冷泵电机绕组温度指示报警 70 100 120 0～150℃
22 TI-ZL02A/B 1#制冷泵电机轴承温度指示报警 70 80 0～100℃
23 TI-ZL02 2#制冷泵电机绕组温度指示报警 70 100 120 0～150℃
24 TI-ZL02A/B 2#制冷泵电机轴承温度指示报警 70 80 0～100℃
结束语：
本文对原综合水泵房和甲醇水泵房系统的改造建设方案进行了较为详细的描述。在改造完之后，效果比较明显，节约了人力资源，提高了效率，设备的运行状况能够一目了然。在实施过程中还应充分了解各工艺段的运行情况，将操作不便和复杂重复的劳动通过自动化实现，避免一些无意义的功能。在现有设备基础上改造受到多方面因素的制约，系统的建设过程中不能一味求快，要保证正常生产不受影响。