对某城乡供水工程自动化控制的设计和应用研究.pdf
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1、云南水力发电YUNNAN WATER POWER25第 40卷第 2期0 引言某供水工程的建设任务是以城乡生活、工业供水为主,兼顾农业灌溉,促进当地群众脱贫致富和生态环境改善,供水范围涉及 4 市 8 县区 97个乡镇,发展灌溉面积 29.2104亩,年调水量3.13108 m3。工程总干渠渠首设计流量为 20 m3/s,工程共计建设 1 条总干渠长度 95.09 km,干渠 6 条和分干渠 2 条线路长度共计 299.97 km,城乡集中供水点供水管(渠)线 18 条共计长度 176.47 km。为了及时准确地调度、分析和解决工程安全运行管理问题,合理调配有限的水资源,减少工程运行事故的发生
2、,减少水损,降低工程运行成本,建设该工程自动化非常必要,也很迫切。1 需求分析供水工程自动化控制系统建设能彻底解决调度距离远等诸多管理方面的问题,实现应用高科技信息技术远程管理运营,提高引水工程现代化对某城乡供水工程自动化控制的设计和应用研究王艳平(河南工业贸易职业学院,河南 郑州 450000)摘要:城乡供水自动化是解决农村饮水安全的重要措施,能够有效保证供水工程的管理决策能力和应用服务水平。总结了某城乡供水项目中自动化控制的设计和应用,不仅能有效的弥补水利工程建设过程中存在的不足,此外在实现水利工程长远发展、提高水利工程管理水平中也发挥了重要性作用,可以实现城乡供水后期运行中节水、减员、降
3、本、增效的功能优势,推动了城乡供水的均等化服务,有效巩固当地的脱贫攻坚工作。关键词:城乡供水工程;自动化控制;需求分析;必要性;自控设计方案中图分类号:TU991.41文献标识码:A文章编号:1006-3951(2024)02-0025-05DOI:10.3969/j.issn.1006-3951.2024.02.007Design and Application Research on Automation Control of a Certain Urban and Rural Water Supply ProjectWANG Yanping(Henan Industry and Trad
4、e Vocational College,Zhengzhou 450000,China)Abstract:Urban and rural water supply automation is an important measure to solve the safety of rural drinking water,which can effectively ensure the management decision-making ability and application service level of water supply projects.This paper summa
5、rizes the design and application of automation control in a certain urban and rural water supply project.It not only effectively compensates for the shortcomings in the construction process of water conservancy projects,but also plays an important role in achieving long-term development of water con
6、servancy projects and improving the level of water conservancy project management.It can achieve the functional advantages of water-saving,personnel reduction,cost reduction,and efficiency enhancement in the later operation of urban and rural water supply,promote equal services for urban and rural w
7、ater supply,and effectively consolidate local poverty alleviation work.Keywords:urban and rural water supply project;automation control;requirement analysis;necessity;automatic control design scheme收稿日期:2023-01-13作者简介:王艳平(1982-),女,河南漯河人,大学讲师,主要从事通信技术、机械电子及自动化等教学工作。*26云南水力发电2024 年第 2 期管理水平,保证安全生产,使水利
8、管理向信息化、自动化、智能化、网络化管理方面发展。通过整个供水自控系统工程的建设,将泵站、高位水池等终端采集到的数据传送到水厂,通过软件分析采集数据,根据分析结果发送控制信号,可以实时、准确、全面反映供水设备的运行状态,并对超限参数提示并报警,也可以实时掌握管网漏损情况,自动关闭控制阀,减少水损,达到节水管理的目的。2 自控设计方案2.1 计算机监控系统计算机监控系统遵循“集中管理、分散控制、资源共享”的设计原则进行设计,监控系统负责水厂、泵站、供水管线、高位水池控制与数据采集,由中央监控站、PLC 控制站、就地控制盘(箱)及通信网络(远期实现)构成。此次对基础设备的选择采用标准的、开放的通讯
9、网络系统,考虑远期实现与第三方的控制设备及过程仪表之间的通信,同时使自动控制系统的扩展变得更加方便、可靠,各个监控子站分别设在水厂、泵站、高位水池等各个工作现场,主要包括监控计算机、UPS电源、报表打印机、报警打印机、PLC 可编程控制器以及网络接口等组成1。控制层通信采用工业以太网,现场层通信采用现场总线形式(Profibus DP),工程各子站与水厂等监控子站与调度中心之间组网通讯介质采用敷设光缆通信,高位水池、管线闸阀井与泵站的通讯采用 GPRS 无线通信方式,各子站控级及对应的现地控制级间的网络设备采用以太网交换机,交换机端口的形式及数量满足工程实际需要,组网通讯介质采用网络屏蔽双绞线
10、。监控站通过配置 Widows NT 操作平台,采用PLC 系统配套或通用的监控软件等实现其功能。5座泵站 PLC 控制站分别设置在各个泵站中控室,高位水池PLC控制站设置在闸阀井内或架空杆上,均配有通讯接口,7 座高位水池、水厂监控站通信传输采用架空光缆通信,通过工业以太网与中央监控工作站进行数据交换。7座高位水池、3座闸阀井负责水池水位、流量、管线压力等参数采集,负责进水阀等设备的状态检测和控制,除 1 座管线闸阀井通过 GPRS 无线通信方式与对应泵站进行数据通信外,7座高位水池,2 座分水闸与对应泵站或水厂通过光缆通信。5 座泵站控制站设置在加压泵站配电室,负责泵站进出水液位,进出水流
11、量,管道压力,同时负责提水泵、进出水电动阀、真空泵、排污泵等设备的状态检测和控制,并通过通信网络与上位机进行数据通信。高位水池控制站 PLC 的具体功能如下:负责进水水位、出水水位进行等参数采集及启闭设备、闸阀等设备的状态检测和控制;当水池水位达到预设定上限值时,向 PLC 发出关阀请求,得到应答后,按程序控制各阀门的开启,完成关机过程;当水位降到设定低水位时,向 PLC 发出合闸请求,得到应答后,按程序控制各闸门的开度,保证水池的进水流量。管线闸阀井控制站 PLC 的具体功能如下:负责管线分水闸阀等设备的状态检测和控制;负责采集管线实时压力、流量的采集并上传至水厂。加压泵站控制站 PLC 的
12、具体功能如下:负责进水水位、出水水位、流量等参数采集及水泵电机、闸门等设备的状态检测和控制;进水池水位达到设定值时,向PLC发出开阀及开机请求,得到应答后,按程序控制各阀门的开启后开启水泵电机,完成提水过程;当进水池水位达到设定低水位时,向 PLC 发出关阀请求,得到应答后,按程序控制各阀门的开度,并进行停机;当泵房机组温度、管道压力等采集参数超过设定值时,向 PLC 发出关机请求,得到应答后,按程序关闭水泵电机,进行故障排查,待开机条件具备时,按照以上第项的工艺要求进行开机运行。设备的操作级别分为 3 级,即机侧(或就地)操作、现场分控站操作、中心控制室操作2,就地控制盘或急停箱为工艺(电气
13、)设备成套的专用控制装置,安装在被控设备附近,对相应的设备进行控制,并将相关设备的主要数据及运行状态传送至中央监控管理计算机,同时接受上位机指令。2.2 视频监视系统重要设备和重要场所的全天候监视对于现场无人值守情况是很重要的,可以实现从远端实时直观的监控水源、管线、泵站、水厂的设备和现场情况,为主要功能性构筑物和管理、巡视关键王艳平 对某城乡供水工程自动化控制的设计和应用研究27点提供了有效的远程作业监护、远程设备监控和远程安全防范监视,从而推动远距离输水管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展。根据实际需求,以水厂调度中心为核心,通过网络连接各现地站监控点,实施对现地的水厂、泵站主
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