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康卓科技污水處理廠(chǎng)水泵遠程控制系統由控制部分、檢測部分、執行部分組成。由于系統控制要求復雜，又考慮到中央泵房和中央變電所硐室環(huán)境條件，控制部分和控制核心選用高性能可編程序控器。

檢測部分分為兩部分：

1.模擬量檢測部分。其主要由水倉水位傳感變送器、流量傳感變送器、壓力變送器、負壓變送器、溫度傳感變送器等組成，此部分用于中央泵房主排水系統運行參數的檢測。

2.開(kāi)關(guān)量檢測部分。將高壓?jiǎn)?dòng)柜中的真空斷路器狀態(tài)、電動(dòng)閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、等開(kāi)關(guān)量信號接入PLC，可檢測系統運行狀態(tài)。

 

 

水泵遠程控制系統控制方式

根據水倉水位自動(dòng)開(kāi)啟、停止水泵的運轉，對運行中的各種狀態(tài)參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，同時(shí)通過(guò)接口將數據上傳至地面集控室。

（1） 根據所監測的水位信號，可設定出低水位、運行水位和3個(gè)上限水位信號及危險水位。低水位時(shí)停泵；高水位時(shí)水泵運行；根據上限水位逐臺投入備用水泵同時(shí)運行；危險水位時(shí)起動(dòng)水泵全部運行。同時(shí)根據水位變化計算涌水量，當涌水量增大或突變時(shí)啟動(dòng)水泵運行，以減少突水事故的發(fā)生。

（2）每臺水泵可設置“就地控制”、“半自動(dòng)控制”、“自動(dòng)控制”和“檢修方式”四種工作方式，該方式可直接在控制器上進(jìn)行設定。

①水泵系統采用真空泵或射流法抽真空：

系統根據水位狀態(tài)或者操作員命令啟動(dòng)相應設備進(jìn)行抽真空工作。

當真空壓力達到要求后將自動(dòng)啟動(dòng)水泵電機，然后打開(kāi)水泵出水管路電動(dòng)閘閥進(jìn)行排水。

若電動(dòng)閘閥打開(kāi)后一定時(shí)間內水泵壓力未達到設定值（一般是因為水泵或上水管路漏氣導致）系統將會(huì )自動(dòng)停止水泵運行并關(guān)閉電動(dòng)閘閥同時(shí)報警。

②水泵系統停止運行：

當水倉水位達到低位時(shí)將先自動(dòng)關(guān)閉排水管路電動(dòng)閘閥，電動(dòng)閘閥關(guān)閉到位后（若一定時(shí)間內未關(guān)到位則按故障方式停止）停止水泵電機。

③系統設置低限水位、運行水位、3個(gè)上限水位和危險水位等多種水位線(xiàn)。當水位達到高限水位時(shí)，系統自動(dòng)啟動(dòng) “運行泵” ；按上限水位設置系統自動(dòng)啟動(dòng)下一個(gè)“運行泵” ；達到危險水位時(shí)啟動(dòng)全部水泵并位時(shí)停止一個(gè)“運行泵” ；當達到低位時(shí)自動(dòng)停止另一個(gè)“運行泵”。

（3）根據實(shí)際需要也可切換到手動(dòng)控報警 。水位低于上限水位時(shí)自動(dòng)停止“備用泵” 。此方式下操作人員可通過(guò)手動(dòng)控制按扭人工手動(dòng)控制各臺水泵電機的起停及各電動(dòng)閘閥開(kāi)關(guān)。

（4）當出現水位超限、開(kāi)關(guān)故障、壓力下降、流量下降等故障時(shí)系統將自動(dòng)停止運行，并語(yǔ)音提示、報警。

 

數據采集

（1）數據采集形式

主要分為兩類(lèi)：模擬量數據和數字量數據。

模擬量檢測的數據主要有：電機運行功率、電壓、電流、水泵軸溫、電機溫度、軸承溫度、排水管流量、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力；數字量檢測的數據主要有：水泵高壓?jiǎn)?dòng)柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)，電動(dòng)閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、開(kāi)度顯示，真空泵工作狀態(tài)，電磁閥狀態(tài)。

數據自動(dòng)采集主要由PLC實(shí)現，PLC模擬量輸入模塊通過(guò)傳感器連續檢測水倉水位，采集電機電工參數、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監測水泵、電機的運行狀況，超限即報警，以避免水泵和電機損壞。PLC的數字量輸入模塊將各種開(kāi)關(guān)量信號采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據，控制排水泵的啟停。

 

（2）自動(dòng)輪換工作

為了防止因備用泵及其電氣設備或備用管路長(cháng)期不用而使電機和電氣設備受潮或其他故障未及時(shí)發(fā)現，工作泵出現緊急故障需投入備用泵時(shí)，而不能及時(shí)投入以至影響礦井安全，本系統程序設計了多臺泵自動(dòng)輪換工作控制，控制程序將水泵啟停次數及運行時(shí)間和管路使用次數及流量等參數自動(dòng)記錄并累計，系統根據這些運行參數按一定順序自動(dòng)啟停水泵和相應管路，使各水泵及其管路的使用率分布均勻。當某臺泵或所屬閥門(mén)故障，系統自動(dòng)發(fā)出聲光報警，并在觸摸屏上動(dòng)態(tài)閃爍顯示，記錄事故，同時(shí)將故障泵或管路自動(dòng)退出輪換工作，其余各泵和管路繼續按既有順序自動(dòng)輪換工作，以達到有故障早發(fā)現、早處理，以免影響礦井安全生產(chǎn)的目的。

 

 

（3）自動(dòng)控制

系統控制設計選用了德國西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7--300型PLC為控制主機，該機為模塊化結構，由PLC機架、CPU、數字量I/O、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構成。PLC自動(dòng)化控制系統根據水倉水位的高低，合理調度水泵，自動(dòng)準確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制多臺水泵運行。

為了保證井下安全生產(chǎn)，系統可靠運行，水位信號是水泵自動(dòng)化一個(gè)非常重要的參數，因此，系統設置了兩套水位傳感器，模擬量和機械式液位傳感器，兩套傳感器均設于水倉的排水配水倉內，PLC將接收到的模擬量水位信號分成若干個(gè)水位段，計算出單位時(shí)間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，同時(shí)檢測井下供電電流值，計算用電負荷率，根據礦井涌水量和用電負荷，控制在用電低峰和一天中電價(jià)較低時(shí)開(kāi)啟水泵，用電高峰和電價(jià)高時(shí)停止水泵運行，以達到避峰填谷及節能的目的。

 

（4）動(dòng)態(tài)顯示

動(dòng)態(tài)模擬顯示選用德國西門(mén)子TP--270型觸摸式工業(yè)圖形顯示器（觸摸屏），系統通過(guò)圖形動(dòng)態(tài)顯示水泵、真空泵、電磁閥和電動(dòng)閥的運行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行事故報警。直觀(guān)地顯示電磁閥和電動(dòng)閥的開(kāi)閉位置，實(shí)時(shí)顯示水泵抽真空情況和壓力值。

用圖形填充以及趨勢圖、棒狀圖和數字形式準確實(shí)時(shí)地顯示水倉水位，并在啟停水泵的水位段發(fā)出預警信號和低段、超低段、高段、超高段水位分段報警，用不同音響形式提醒工作人員注意。

采用圖形、趨勢圖和數字形式直觀(guān)地顯示管路的流量，對井下用電負荷的監測量、電機電工參數和水泵負荷、水泵軸溫、電機溫度等進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、 超限報警，自動(dòng)記錄故障類(lèi)型、時(shí)間等歷史數據，以提醒工作人員及時(shí)檢修，避免水泵和電機損壞。

 

系統功能

（1） PLC控制程序采用模塊化結構，系統可按程序模塊分段調試，分段運行。該程序具有結構清晰、簡(jiǎn)捷、易懂，便于模擬調試，運行速度快等特點(diǎn)。

（2） PLC自動(dòng)檢測水位信號，計算單位時(shí)間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動(dòng)投入和退出水泵運行臺數，合理地調度水泵運行。

（3）系統根據水位和壓力控制原則，自動(dòng)實(shí)現水泵的輪換工作。

（4）系統具有通訊接口功能，PLC可同時(shí)與操作屏及地面監測監控主機通訊，傳送數據，交換信息，實(shí)現水泵自動(dòng)監控功能。

(5)系統可根據投入運行泵組的位置，自動(dòng)選擇啟動(dòng)真空泵，若在程序設定的時(shí)間內達不到真空度，便有報警輸出。

(6)在操作屏上動(dòng)態(tài)監控水泵及其附屬設備的運行狀況，實(shí)時(shí)顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數，超限報警，故障點(diǎn)自動(dòng)閃爍。具有故障記錄，支持歷史數據查詢(xún)等功能。

 

 

(7)系統保護功能有以下幾種：

超溫保護：水泵長(cháng)期運行，當軸承溫度或定子溫度超出允許值時(shí)，通過(guò)溫度保護裝置及PLC 實(shí)現超限報警。

流量保護：當水泵啟動(dòng)后或正常運行時(shí)，如流量達不到正常值實(shí)現報警，具有通過(guò)流量保護裝置使本臺水泵停止運行，自動(dòng)轉換為啟動(dòng)另一臺水泵的功能。?

電動(dòng)機故障：利用PLC及觸摸屏監視水泵電機過(guò)電流、漏電、低電壓等電氣故障時(shí)實(shí)現報警，具有參與控制功能。

電動(dòng)閘閥故障：由閘閥的限位、開(kāi)度指示檢測故障，并參與水泵的聯(lián)鎖控制。

 

(8)其它要求

水泵監控系統可以工作的工作方式有：就地手動(dòng)工作方式、集中控制工作方式、遠程控制工作方式、檢修運行方式。

就地手動(dòng)工作方式：各水泵的啟停控制均有就地開(kāi)關(guān)柜人工操作按鈕進(jìn)行，在PLC控制柜上不能開(kāi)啟水泵，只保留在觸摸屏控制水泵外圍設備（如電動(dòng)閘閥、電磁閥、真空泵等）開(kāi)啟、關(guān)閉（停止）的按鈕。

集中控制工作方式：根據水位等參數，人工選擇需要開(kāi)啟的水泵和數量，按操作面板上的相應按鈕，即可實(shí)現單臺或多臺泵的開(kāi)啟、停止等操作，實(shí)現水泵的一鍵開(kāi)啟或停止。

遠程控制工作方式：在地面計算機監控畫(huà)面上，在有一定的授權權限條件下，根據水倉水位情況，通過(guò)計算機鼠標來(lái)控制相應水泵的啟停。

檢修運行方式：當該系統出現故障時(shí)，在不影響泵房設備的正常運行，避免影響生產(chǎn)的情況下將PLC控制柜的所有控制輸出屏蔽，只保留顯示功能，各水泵及其外圍設備的操作均能在脫離PLC控制柜的前提下進(jìn)行。

系統在正常運行過(guò)程中，不管工作在何種工作方式，均可實(shí)時(shí)將泵房現場(chǎng)的各種運行參數、設備狀態(tài)通過(guò)光纖傳送到地面監控計算機。