專利名稱：水廠無人值守控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水廠無人值守控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于水廠的生產(chǎn)控制、運行操作、監(jiān)視管理。
背景技術(shù)：
水廠自動化控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的過程。從一開始僅有常規(guī)儀表檢測，到加藥、加氯的局部自動控制，直至九十年代，隨著可編程序控制器(PLC)的大量推廣使用，水廠自動化控制系統(tǒng)才真正的建立起來。目前水廠都采用各分站的控制區(qū)域以距離劃分，在中控室內(nèi)監(jiān)視水廠運行全過程，由分站I控制的遠(yuǎn)方設(shè)備工況或采集的檢測儀表參數(shù)可送入附近的分站2，通過網(wǎng)絡(luò)可靠、及時的傳輸，保證系統(tǒng)正常、協(xié)調(diào)工作的模式。在這基礎(chǔ)上，對水廠自動化又提出了新要求:即廠內(nèi)僅配備少量管理、維修人員，生產(chǎn)過程實現(xiàn)完全自動化。
發(fā)明內(nèi)容為了保證自來水廠控制過程的安全可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性，提高自動化水平，本公司米用了當(dāng)今國際流行的 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。并結(jié)合自來水廠的實際需要開發(fā)了自己的控制系統(tǒng)EasyControl即水廠信息化系統(tǒng)，用于自來水廠的生產(chǎn)控制、運行操作、監(jiān)視管理。為達(dá)到上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):整個SCADA控制系統(tǒng)由中央控制站、主控制站、現(xiàn)場控制站組成。中央控制站由兩臺中央監(jiān)控計算機、視頻服務(wù)器構(gòu)成。其中，兩臺中央監(jiān)控計算機互為備用。主控制站采用LK系列大型PLC，協(xié)調(diào)各個現(xiàn)場控制站的控制?，F(xiàn)場控制站采用LM系列小型PLC，對工藝系統(tǒng)各過程進行分散控制，現(xiàn)場控制站包括一個一級泵站控制柜，一個或數(shù)個凈水設(shè)備控制柜，一個加藥系統(tǒng)控制柜，一個消毒系統(tǒng)控制柜，一個反洗控制柜，一個二次供水控制柜，一個水質(zhì)檢測柜。如附圖所示。中央監(jiān)控計算機與視頻服務(wù)器之間通過交換器、集線器(HUB)、路由器構(gòu)成IOOMbps工業(yè)以太網(wǎng)。主控制站PLC與現(xiàn)場控制站PLC，凈水設(shè)備PLC分站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)為光纖環(huán)網(wǎng)，通訊波特率為lOOMbp，兩個光纖鏈路模塊之間的通訊使用多模光纖，最長距離可達(dá)3km;中央控制站、主控制站與現(xiàn)場控制站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)；水質(zhì)監(jiān)測點，一級提升泵房與中央控制站監(jiān)控計算機之間采用GPRS DTU通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信；變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過MODBUS協(xié)議將變電站監(jiān)控系統(tǒng)連接到自控系統(tǒng)中。水廠信息化系統(tǒng)有著功能強大和方便快捷的特點:一、用戶管理系統(tǒng):1、水廠信息化系統(tǒng)提供完備的安全保護機制，以保證生產(chǎn)過程的安全可靠，用戶管理具備多個級別，并可根據(jù)級別限制對重要工藝參數(shù)進行修改，以有效避免生產(chǎn)過程中的誤操作；[0010]2、水廠信息化系統(tǒng)提供安全區(qū)的概念，同級別，不同安全區(qū)的數(shù)據(jù)不可以互相操作，保證了數(shù)據(jù)的分布管理，提供基于遠(yuǎn)程的用戶管理，增加更多的用戶級別及安全區(qū)，管理用戶的遠(yuǎn)程登錄信息；3、支持工程加密，用戶可以通過加密鎖自己定義工程密碼，沒有此加密鎖任何非法用戶無法侵入，保證了自己的工程結(jié)構(gòu)；4、開機自動運行設(shè)置，有效的屏蔽系統(tǒng)鍵盤，可以防止非法用戶入侵；5、水廠信息化系統(tǒng)提供完備的日志記錄功能和事件記錄軟件模塊，完整記錄系統(tǒng)運行狀況以及操作人員的操作信息。二、報警通知系統(tǒng):水廠信息化系統(tǒng)提供多種報警檢查方式，支持傳統(tǒng)的顏色顯示報警，聲光報警，語言文件報警，支持操作人員報警確認(rèn)管理機制，使您輕松構(gòu)建報警系統(tǒng)，同時支持電話語音報警，E-mail通知方式報警，支持GSM方式短信報警，生產(chǎn)出現(xiàn)問題的時候，通過移動網(wǎng)絡(luò)可以將報警信息及時的發(fā)送到管理者的手機上，當(dāng)不同水質(zhì)類別及超限，超警戒流量等情況出現(xiàn)時都可以以上述形式提供報警。三、WEB網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)水廠信息化系統(tǒng)的通訊鏈路是由水廠集控中心將數(shù)據(jù)通過公共網(wǎng)傳送到服務(wù)器。該系統(tǒng)應(yīng)用ASP技術(shù)，通過WEB后臺維護操作數(shù)據(jù)庫使用戶方便訪問數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)交互式，動態(tài)的數(shù)據(jù)庫查詢和信息發(fā)布，采用Browser/Server結(jié)構(gòu),通過管理中心授權(quán),用戶無論在什么地方，只要具備上網(wǎng)條件，都可以通過Internet查看供水系統(tǒng)綜合信息，瀏覽查詢相關(guān)數(shù)據(jù)，運行狀況和指標(biāo)。四、流量監(jiān)測分析系統(tǒng)水廠信息化系統(tǒng)提供復(fù)合的趨勢曲線組件，可查詢水質(zhì)監(jiān)測站，流量監(jiān)測站任意時間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并可輸出和打印；可顯示時間范圍內(nèi)的監(jiān)測指標(biāo)或水質(zhì)流量變化過程曲線。能進行日報、月報、季報、年報的生成，對數(shù)據(jù)存儲的時間范圍、間隔、起始時間可進行任意指定，并可以根據(jù)存儲的事件進行歷史數(shù)據(jù)查詢，同時可生成相應(yīng)的報表，提供報表打印，導(dǎo)出等功能；根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H水費征收標(biāo)準(zhǔn)，核算出水費，還可以以數(shù)據(jù)報表形式查看水質(zhì)、水流量等實時歷史數(shù)據(jù)，與關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)SQLserverfOOS配合使用完成復(fù)雜的分析等功能。五、泵站監(jiān)控系統(tǒng)水廠信息化系統(tǒng)是以計算機、網(wǎng)絡(luò)、智能、自控等技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠遠(yuǎn)程、及時、連續(xù)、準(zhǔn)確地實現(xiàn)對水廠供水過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)信息和水廠內(nèi)各個設(shè)備的運行狀況信息實時采集、傳輸、控制、處理和分析，并根據(jù)獲得的實時水位、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)信息進行科學(xué)合理的分析與決策，從而實現(xiàn)水廠自動化供水安全管理的目標(biāo)。六、遙測信息管理系統(tǒng)水廠信息化系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn):1、測站管理功能:增加、刪除監(jiān)測點，修改監(jiān)測點工作參數(shù)。2、自報數(shù)據(jù)采集:按設(shè)定的時間間隔自動進行測量，測量完畢后將數(shù)據(jù)存儲，并定時或事件觸發(fā)將存儲數(shù)據(jù)按系統(tǒng)設(shè)定的通信信道傳輸?shù)较到y(tǒng)中心計算機內(nèi)。4、數(shù)據(jù)處理:將經(jīng)過校核的數(shù)據(jù)，按照規(guī)范，自動保存入中心數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的庫表結(jié)構(gòu)內(nèi)。4、超標(biāo)或未來報警:遙測數(shù)據(jù)超出預(yù)先設(shè)定的閥值或者系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)將以圖表等不同的信息表示形式，以閃爍標(biāo)示、特殊顏色、報警聲光等手段將監(jiān)測到的警告信息盡快通知值班員、管理員和領(lǐng)導(dǎo)。七、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)水質(zhì)評價功能:可按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行水質(zhì)評價，進行水質(zhì)評價時配置參與評價的指標(biāo)后重新評價；整個水質(zhì)評價基于多因子評價法來進行。根據(jù)水質(zhì)業(yè)務(wù)，提供以表格形式為主的評價結(jié)果，并同時提供察看參評詳細(xì)數(shù)據(jù)，評價后統(tǒng)計圖表支持，評價結(jié)果入庫等功倉泛。水廠水質(zhì)檢測包括:余氯、濁度、PH值、電導(dǎo)率、顆粒物計數(shù)儀、紫外可見光譜儀、藻類測定儀、重金屬測定儀、生物毒性測定儀、離子濃度分析儀、氨氮分析儀、氰化物分析儀、COD檢測儀、TOC分析儀、污泥檢測儀、氣體監(jiān)控儀、分光光度計、溶解氧分析儀等等。八、大屏幕顯示系統(tǒng)大屏幕顯示系統(tǒng)由8塊60吋拼接大屏幕組成，其中4塊可以用來監(jiān)視水廠生產(chǎn)情況，包括水廠運行畫面，報警信息畫面，歷史趨勢畫面，報表查詢畫面等等，其余4塊可以在視頻監(jiān)控和管網(wǎng)監(jiān)控之間切換，視頻監(jiān)控包括廠區(qū)內(nèi)各個監(jiān)控點的影像信息，可以放大，縮小，錄像，回放等；管網(wǎng)監(jiān)控利用GIS控制平臺，顯示整個供水管線的分布圖，監(jiān)測點的信息查詢等信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:1、節(jié)約了勞動力，提高了凈水 質(zhì)量和生產(chǎn)效率以及調(diào)度反應(yīng)速度，降低了藥耗和能耗。2、值班人員可以在中央控制站全面了解工藝流程中各個階段的水質(zhì)參數(shù)，工藝參數(shù)及水廠工藝設(shè)備、取水供水設(shè)備、配電設(shè)備的運行參數(shù)及狀態(tài)、故障報警、監(jiān)控范圍歷史數(shù)據(jù)等信息。3、工藝設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，水資源設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)度功能。4、遇上爆管或火災(zāi)等突發(fā)事件時，反應(yīng)快，損失小。

附圖是本實用新型的無人值守控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖中，1、100M以太網(wǎng)(環(huán)網(wǎng))；2、中央控制站；3、水廠中央監(jiān)控計算機；4、視頻服務(wù)器；5、主站控制柜；6、廠區(qū)大門視頻監(jiān)控；7、廠區(qū)內(nèi)視頻監(jiān)控；8、凈水車間視頻監(jiān)控；9、加藥、消毒視頻監(jiān)控；10、二級泵站視頻監(jiān)控；11、一級泵站控制柜；12、加藥系統(tǒng)控制柜；
13、消毒系統(tǒng)控制柜；14、凈水設(shè)備控制柜I ;15、凈水設(shè)備控制柜N ;16、_■次供水控制柜；
17、反洗控制柜；18、水質(zhì)檢測柜。
具體實施方式
以一個6萬噸水廠為例，整個SCADA控制系統(tǒng)由I個中央控制站、I個主控制站、4個現(xiàn)場控制站(PLC1 PLC4)、12個凈水設(shè)備PLC分站(PLC2-1 PLC2-12)和20個供水監(jiān)測點組成。中央控制站由兩臺中央監(jiān)控計算機(互為備用)、視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、大屏幕投影系統(tǒng)、GPRS DTU系統(tǒng)、廠長計算機、工程師計算機、生產(chǎn)部門計算機等構(gòu)成。主控制站采用LK系列大型PLC，協(xié)調(diào)各個現(xiàn)場控制站的控制?，F(xiàn)場控制站采用LM系列小型PLC，對工藝系統(tǒng)各過程進行分散控制，分別設(shè)于凈水車間分站(PLC2-1 PLC2-12)、一級提升泵房(PLCl)、加藥消毒間(PLC2)、二級供水泵房(PLC3)、水質(zhì)檢測站(PLC4)。中央監(jiān)控計算機與視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、大屏幕投影系統(tǒng)、廠長計算機、工程師計算機、生產(chǎn)部門計算機之間通過交換器、集線器(HUB)、路由器構(gòu)成IOOMbps工業(yè)以太網(wǎng)。主控制站PLC與現(xiàn)場控制站PLC，凈水設(shè)備PLC分站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)為光纖環(huán)網(wǎng)，通訊波特率為lOOMbp，兩個光纖鏈路模塊之間的通訊使用多模光纖，最長距離可達(dá)3km ;供水監(jiān)測點，一級提升泵房與中央監(jiān)控計算機之間采用GPRS DTU通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信；變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過MODBUS協(xié)議將變電站監(jiān)控系統(tǒng)(變電站設(shè)備廠家提供)連接到自控系統(tǒng)中。一級提升泵房采集取水泵電機、電動蝶閥及現(xiàn)場儀表的狀態(tài)信號及數(shù)據(jù)信號并對以上設(shè)備發(fā)送控制信號，通過預(yù)裝PID調(diào)節(jié)程序自動調(diào)節(jié)水泵運行頻率和電動調(diào)節(jié)閥開度。加藥消毒間采集加藥設(shè)備和消毒設(shè)備的狀態(tài)信號和數(shù)據(jù)信號，并對其發(fā)送控制信號，通過對凈水設(shè)備工作狀態(tài)的讀取來實現(xiàn)加藥和消毒設(shè)備的自動運行控制。凈水設(shè)備分站PLC接受主站PLC的控制，同時把設(shè)備的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息發(fā)送給主站PLC。工具上位機設(shè)定的進水流量自動調(diào)節(jié)進水電動閥的開度；控制加藥泵的運行；根據(jù)設(shè)定的排泥時間定時排泥；根據(jù)濾池的水頭損失自動執(zhí)行反洗程序；工具設(shè)定的清水池液位控制凈水設(shè)備的啟停。反洗與二級供水泵站采集泵站現(xiàn)場設(shè)備和儀表的運行狀態(tài)和電量，流量，壓力等數(shù)據(jù)信息，上傳給上位機。同時接收主站PLC發(fā)來的信號，控制反洗泵的啟動；根據(jù)用戶實際用水情況，通過PLC預(yù)裝PID調(diào)節(jié)程序自動調(diào)節(jié)供水泵頻率，達(dá)到恒壓供水目的。
權(quán)利要求1.一種水廠無人值守控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 中央控制站，由兩臺中央監(jiān)控計算機、視頻服務(wù)器構(gòu)成； 主控制站，采用LK系列大型PLC ； 現(xiàn)場控制站，米用LM系列小型PLC ； 中央控制站中的兩臺中央監(jiān)控計算機互為備用； 中央監(jiān)控計算機與視頻服務(wù)器之間通過交換器、集線器、路由器構(gòu)成IOOMbps工業(yè)以太網(wǎng)；主控制站PLC與現(xiàn)場控制站PLC，凈水設(shè)備PLC分站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)為光纖環(huán)網(wǎng)，通訊波特率為lOOMbp，兩個光纖鏈路模塊之間的通訊使用多模光纖，最長距離可達(dá)3km ;中央控制站、王控制站與現(xiàn)場控制站之間米用工業(yè)以太網(wǎng)； 其現(xiàn)場控制站包括:一個一級泵站控制柜，一個或數(shù)個凈水設(shè)備控制柜，一個加藥系統(tǒng)控制柜，一個消毒系統(tǒng)控制柜，一個反洗控制柜，一個二次供水控制柜，一個水質(zhì)檢測柜。
專利摘要本實用新型提供了一種水廠無人值守控制系統(tǒng)，是由控制系統(tǒng)EasyControl(即水廠信息化系統(tǒng))和SCADA系統(tǒng)相結(jié)合，由中央控制站、主控制站、現(xiàn)場控制站組成。中央控制站、主控制站與現(xiàn)場控制站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)。采用本實用新型的技術(shù)方案可以節(jié)藥勞動力，提高凈水質(zhì)量、生產(chǎn)效率和反應(yīng)速度，降低藥耗和能耗。工作人員可以隨時在中央控制站全面了解工藝流程中各個階段的水質(zhì)參數(shù)，工藝參數(shù)及水廠工藝設(shè)備、取水供水設(shè)備、配電設(shè)備的運行參數(shù)及狀態(tài)、故障報警，及時查詢監(jiān)控范圍歷史數(shù)據(jù)。本實用新型的控制系統(tǒng)具有登陸程序，可以限制人員的隨意訪問，具有很好的安全性。本實用新型還具有網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓δ堋?br> 文檔編號G05B19/418GK203164682SQ20122039699
公開日2013年8月28日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者劉世磊, 孫振坤, 譚長寶 申請人:青島鑫源環(huán)保設(shè)備工程有限公司