西門子S7系列PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
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實(shí)現(xiàn)城市21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，水資源是重要保障條件。只有加強(qiáng)水資源的統(tǒng)一管理，合理開發(fā)利用，才能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前我國(guó)泵站效率低，供水運(yùn)行仍處于較落后的管理狀態(tài)，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。供水網(wǎng)絡(luò)引入計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，提高泵站管理水平，采用供水優(yōu)化調(diào)度，不僅能節(jié)省大量能源，而且使管網(wǎng)能在合理的狀態(tài)下運(yùn)行，既保證供水的要求，也能使管網(wǎng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。因此，如何科學(xué)地規(guī)劃新的或改建舊的供水系統(tǒng)，如何科學(xué)地進(jìn)行供水調(diào)度，是擺在人們面前的一個(gè)需要解決的問題。
國(guó)外的供水系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)營(yíng)普遍利用計(jì)算機(jī)完成，這一系統(tǒng)稱之為監(jiān)控系統(tǒng)。其功能是通過遙訊系統(tǒng)，把應(yīng)保證的供水系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)際壓力值遙測(cè)采集到監(jiān)控中心，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、預(yù)測(cè)和決策，然后遙控調(diào)整供水，來保證供水系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)達(dá)到水量保證值。同時(shí)在供水系統(tǒng)發(fā)生爆管、漏水等事故時(shí)，可以自動(dòng)進(jìn)行分析做出合理的處理決策，以保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)營(yíng).
2 系統(tǒng)概述
整個(gè)供水系統(tǒng)主要包括兩大部分：水源地引水采集系統(tǒng)及水廠恒壓輸水系統(tǒng)。
水源地引水采集系統(tǒng)主要由6組現(xiàn)地供水井群組成。每組供水井群由一個(gè)現(xiàn)地井群集中控制室及5眼水井組成,每眼水井有一現(xiàn)地控制井房?，F(xiàn)地井群集中控制室設(shè)有本組水井高低壓配電系統(tǒng)及本組水泵啟停集中控制系統(tǒng)。5眼水井分別為1眼深井及4眼淺井，編號(hào)分別為1#、2#、3#、4#、5#井，其中1#及2#井分布在集中控制室，3、4、5#井以集中控制室為中心呈分布式分布。
現(xiàn)地6組井群共30眼井的引水通過20余公里的輸水管線輸送到水廠，再由供水泵群給城市居民供水。
水廠控制網(wǎng)絡(luò)主要由總控室中心、高低壓配電系統(tǒng)、蓄水池、加藥泵房、二泵房組成。其中總控室中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心。二泵房共有5臺(tái)供水泵組成，其中55KW變頻泵1臺(tái)，75KW變頻泵2臺(tái)，75KW軟啟泵2臺(tái)，主要完成對(duì)城市的變頻恒壓供水；總控室中心作為整個(gè)供水系統(tǒng)的監(jiān)控調(diào)度中心，負(fù)責(zé)整個(gè)供水系統(tǒng)的5臺(tái)輸水泵及30眼水井泵的集中調(diào)度與控制。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
3.1設(shè)計(jì)依據(jù)
（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為5萬噸/24小時(shí)，平均供水2083.3立方米/小時(shí)；
（2）水源地有30個(gè)水泵供水，其中6臺(tái)水泵分別由30KW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，24個(gè)水泵由11KW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；
（3）水廠有2個(gè)5000立方米的蓄水池，共計(jì)10000立方米；
（4）最終控制對(duì)象是水廠蓄水池水位及出水口壓力；
（5）水源地與自來水廠蓄水池的距離為20公里；
（6）每個(gè)單井泵的運(yùn)行要求有手動(dòng)、自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制三種方式；
（7）每5個(gè)單井為一個(gè)井群，每一井群設(shè)一本地集中控制室，統(tǒng)一協(xié)調(diào)各單井泵的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)泵群的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行；
（8）水廠設(shè)一總控室，作為遠(yuǎn)程監(jiān)控站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中管理和調(diào)度。
3.2設(shè)計(jì)原則
（1）先進(jìn)性原則：控制方案功能強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、合理。采用先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，選用先進(jìn)成熟的技術(shù)和設(shè)備及軟硬件平臺(tái)，營(yíng)造高起點(diǎn)的系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用環(huán)境，使系統(tǒng)能隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷平滑升級(jí)。
（2）安全性、可靠性原則：設(shè)備運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定。方案中所選擇的每個(gè)元件和設(shè)備其MTBF必須滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求；設(shè)備應(yīng)具有自檢、自診斷功能；系統(tǒng)應(yīng)能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，避免發(fā)生事故，局部故障不造成錯(cuò)誤輸出，并能自動(dòng)報(bào)警；現(xiàn)地單井站應(yīng)具有必要的冗余配置；信息采集及控制輸出，要考慮多重軟件硬件閉鎖。
（3）實(shí)用性原則：應(yīng)充分考慮利用資源，能使用戶最方便地實(shí)現(xiàn)各種功能。實(shí)現(xiàn)供水泵運(yùn)行優(yōu)化合理調(diào)度；充分考慮用戶的使用頻度和應(yīng)用程度，設(shè)置系統(tǒng)控制流程、合理設(shè)計(jì)存儲(chǔ)和服務(wù)體系，使操作、維護(hù)簡(jiǎn)單方便。
（4）經(jīng)濟(jì)性原則：采用最合理的方案，最大程度的保護(hù)廠方原有的投資。使設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)節(jié)能、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低；達(dá)到最優(yōu)的性能/價(jià)格比。
（5）開放性原則：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用開放技術(shù)、開放結(jié)構(gòu)、開放系統(tǒng)組件和開放用戶接口，以利于網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、擴(kuò)展升級(jí)及外界信息的溝通，易于擴(kuò)展，以降低二次投資。
（6）靈活性原則：采用積木式模塊組合和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)配置靈活，滿足系統(tǒng)逐步到位的建網(wǎng)原則，使網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的可增長(zhǎng)性和強(qiáng)壯性，。
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