劉曉蕾

摘要：文章詳細介紹了城市供水工程計算機自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想、工作原理、功能結(jié)構(gòu)及運行特點，最后闡述供水系統(tǒng)實現(xiàn)計算機自動化監(jiān)控的作用和意義。

關(guān)鍵詞：計算機 自動化控制 應(yīng)急工程 應(yīng)用

1 計算機自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 設(shè)計思想

采用新材料、新技術(shù)和新工藝，實現(xiàn)煙臺市城市供水應(yīng)急工程水體置換及供水的自動化管理。設(shè)計采用PLC+計算機方式，對30臺潛水泵通過智能管控器進行集中遠程監(jiān)控；采用PLC與變頻技術(shù)相結(jié)合，對潛水泵實行變頻恒壓控制。

1.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

1.2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

煙臺市城市供水應(yīng)急工程計算機自動化控制系統(tǒng)共分為三個系統(tǒng)[1]：中控室系統(tǒng)、現(xiàn)場測控系統(tǒng)、智能儀表和設(shè)備系統(tǒng)。

（1）中控室系統(tǒng) 。中控室系統(tǒng)配有1臺工控機、1臺工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機、1套打印機系統(tǒng)及組態(tài)軟件等，形成一套綜合的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺。主要實現(xiàn)與現(xiàn)場測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送和通訊。

（2）現(xiàn)場測控系統(tǒng)。煙臺市城市供水應(yīng)急工程共有30眼抽水置換井，分布比較分散，故在每眼抽水置換井均設(shè)置一個現(xiàn)場測控系統(tǒng)。

（3）智能儀表和設(shè)備系統(tǒng)。智能儀表和設(shè)備主要包括電磁流量計、壓力變送器和投入式液位計等，儀表和設(shè)備布置在30眼抽水置換井井室內(nèi)，監(jiān)測潛水泵的流量、壓力及置換井周圍的水位等，并通過智能管控器將數(shù)據(jù)采集到現(xiàn)場測控系統(tǒng)[2]。系統(tǒng)圖見圖1。

1.2.2 系統(tǒng)的功能

本次應(yīng)急供水工程的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機和光纖通信網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)大規(guī)模的遠程監(jiān)控，通過多線程的完全并發(fā)通信，采用高性能的服務(wù)器以及遠程測控終端，實現(xiàn)遠距離遙測、遙信、遙控、遙調(diào)的需要，可以在幾秒鐘時間內(nèi)獲取各個子站的各種數(shù)據(jù)，并完成遙控、遙調(diào)功能，同時具有許多系統(tǒng)無法比擬的實時響應(yīng)速度以及接近于零故障和零維護的高可靠性。

（1）數(shù)據(jù)采集功能

1）定時采集數(shù)據(jù)：中控室可定時向所有現(xiàn)場測控單元發(fā)出監(jiān)測命令，實現(xiàn)對抽水置換井的定時數(shù)據(jù)監(jiān)測，水泵的電壓、電流、壓力、流量、水位觀測井內(nèi)的水位等。

2）按需采集數(shù)據(jù)：中控室可在任何時刻請求召喚一眼或多眼抽水置換井的數(shù)據(jù)，并修改抽水置換井終端的通訊參數(shù)及報警限值等。

（2）數(shù)據(jù)處理功能：中控室對采集到的各種數(shù)據(jù)，按照其不同類型、名稱、屬性、時序進行分類，建立數(shù)據(jù)庫。對采集到的各種數(shù)據(jù)，按要求以不同的形式進行顯示。如數(shù)據(jù)、畫面、表格、曲線等，并可用顏色和符號表明數(shù)據(jù)的性質(zhì)。

（3）人機界面：在顯示屏上顯示細膩的圖像和逼真的動畫，能夠生成各采集數(shù)據(jù)的時間曲線，根據(jù)需要生成各類報表，定時或者隨機打印，進行歷史數(shù)據(jù)的綜合查詢及實時數(shù)據(jù)的顯示，故障發(fā)生時，可自動推出報警畫面，顯示故障點和故障狀態(tài)，并按報警等級做出相應(yīng)的反應(yīng)。

（4）防盜報警功能：由于30眼抽水置換井布置較分散，各井現(xiàn)場控制站配套安裝防盜報警裝置，當(dāng)有人進入井室時，現(xiàn)場發(fā)出警報聲響，并立即將報警信息發(fā)回中控室，進而可以遠程快速布防。

（5）軟件功能：具有強大的數(shù)據(jù)庫支持和存儲能力，系統(tǒng)支持SQL Server和其他可以通過ODBC接口進行訪問的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其中對于Sybase數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，可以選用UNIX或Windows Xp操作系統(tǒng)?？蛻舳丝梢允褂门禣pen Client和ODBC兩種接口。

1.2.3 計算機自動化控制系統(tǒng)的特點

（1）管理方便

在工控機上可以顯示每臺水泵的運行參數(shù)，當(dāng)水泵發(fā)生故障時報警畫面自動彈出，具有專家報表功能。

（2）功能齊全：具有手動/自動功能

手動：在工控機上可以手動啟動每一臺水泵的運行與停止，也可以設(shè)定水泵的出水流量。

自動：可以根據(jù)中控室的調(diào)度流量啟動水泵的運行臺數(shù)，調(diào)節(jié)水泵的出水流量，使系統(tǒng)按照調(diào)度流量自動運行。

（3）穩(wěn)定可靠

智能管控器以西門子作為核心元件，以太網(wǎng)交換機和光線作為系統(tǒng)的通訊工具和介質(zhì)具有抗干擾能力強的優(yōu)勢，傳輸速度快，運行穩(wěn)定。

（4）保護齊全

系統(tǒng)具有過濾、漏電、短路、缺相、水井水位過低等保護功能，我們將水泵的出水流量作為參考保護點，如水泵運轉(zhuǎn)頻率達到50Hz，流量為0，此時觀察水泵其他故障點若沒動作，即水明水井也為過低。此時水泵自動停止運行、同時報警。

（5）自動網(wǎng)絡(luò)管理

本自動控制系統(tǒng)通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)，在日常運行中可能發(fā)生光纖跳線松動接觸不良、光纖斷掉等故障，若人工檢查判斷故障點將是一個很大的工作量，因此具有智能網(wǎng)管具有很大的優(yōu)勢。本工程的自動網(wǎng)絡(luò)管理功能，不管是交換機的跳線脫落還是交換機故障，中控室的工控機均會顯示相應(yīng)的水源井的位置，同時報警。

2供水系統(tǒng)實現(xiàn)計算機自動化監(jiān)控的作用和意義

本系統(tǒng)自安裝調(diào)試成功，投入運行以來，工作正常，性能穩(wěn)定，在一定程度產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，同時實現(xiàn)計算機自動化監(jiān)控對供水系統(tǒng)具有重要的作用和意義。

（1）實現(xiàn)三遙，節(jié)省人力資源

計算機自動化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)三遙（遙測、遙控、遙調(diào)）后，當(dāng)無人值守時，通過發(fā)送設(shè)定物理量的上下限值命令，可以讓控制中心進入自動控制狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)各處管網(wǎng)壓力并保持在一定范圍內(nèi)。當(dāng)有人值守時，可以進入半自動或人工控制狀態(tài)。

（2）優(yōu)化調(diào)度分析，實現(xiàn)節(jié)能降耗

調(diào)度的目的就是在最經(jīng)濟的運行方式下滿足用戶的需要。通過對管網(wǎng)壓力及流量的實時監(jiān)控，了解供水壓力的變化，及時的調(diào)度生產(chǎn)。將出水壓力、流量與水泵特性曲線進行分析比較，選擇最佳方案，達到節(jié)能降耗和提高管理水平的目的。

（3）有利于管網(wǎng)故障的快速定位及報警搶修

通過對壓力監(jiān)測點設(shè)定報警線，當(dāng)壓力除險異常時及時報警，使管理人員能第一時間發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)故障。綜合壓力及流量等相關(guān)信息的變化及對比分析，識別管網(wǎng)漏失。結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS），對管網(wǎng)故障進行快速、準確定位，便于迅速組織人力到現(xiàn)場搶修，最大限度的降低損失，并迅速保障重點用戶的用水需求。