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(shí)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(yùn)行操作、監(jiān)視管理。
背景技術(shù)：
水廠自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(yùn)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(shí)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(duì)水廠自動(dòng)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(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(yùn)行操作、監(jiān)視管理。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):整個(gè)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(tái)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)、視頻服務(wù)器構(gòu)成。其中，兩臺(tái)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)互為備用。主控制站采用LK系列大型PLC，協(xié)調(diào)各個(gè)現(xiàn)場控制站的控制?，F(xiàn)場控制站采用LM系列小型PLC，對(duì)工藝系統(tǒng)各過程進(jìn)行分散控制，現(xiàn)場控制站包括一個(gè)一級(jí)泵站控制柜，一個(gè)或數(shù)個(gè)凈水設(shè)備控制柜，一個(gè)加藥系統(tǒng)控制柜，一個(gè)消毒系統(tǒng)控制柜，一個(gè)反洗控制柜，一個(gè)二次供水控制柜，一個(gè)水質(zhì)檢測柜。如附圖所示。中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)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(gè)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(diǎn)，一級(jí)提升泵房與中央控制站監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間采用GPRS DTU通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(qiáng)大和方便快捷的特點(diǎn):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(hù)機(jī)制，以保證生產(chǎn)過程的安全可靠，用戶管理具備多個(gè)級(jí)別，并可根據(jù)級(jí)別限制對(duì)重要工藝參數(shù)進(jìn)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(jí)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(jí)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(jī)自動(dòng)運(yùn)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(yùn)行狀況以及操作人員的操作信息。二、報(bào)警通知系統(tǒng):水廠信息化系統(tǒng)提供多種報(bào)警檢查方式，支持傳統(tǒng)的顏色顯示報(bào)警，聲光報(bào)警，語言文件報(bào)警，支持操作人員報(bào)警確認(rèn)管理機(jī)制，使您輕松構(gòu)建報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)支持電話語音報(bào)警，E-mail通知方式報(bào)警，支持GSM方式短信報(bào)警，生產(chǎn)出現(xiàn)問題的時(shí)候，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以將報(bào)警信息及時(shí)的發(fā)送到管理者的手機(jī)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(shí)都可以以上述形式提供報(bào)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(tái)維護(hù)操作數(shù)據(jù)庫使用戶方便訪問數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)交互式，動(dòng)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(yùn)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(shí)間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并可輸出和打??；可顯示時(shí)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(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)的生成，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間范圍、間隔、起始時(shí)間可進(jìn)行任意指定，并可以根據(jù)存儲(chǔ)的事件進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，同時(shí)可生成相應(yīng)的報(bào)表，提供報(bào)表打印，導(dǎo)出等功能；根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際水費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，核算出水費(fèi)，還可以以數(shù)據(jù)報(bào)表形式查看水質(zhì)、水流量等實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、智能、自控等技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠遠(yuǎn)程、及時(shí)、連續(xù)、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠供水過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)信息和水廠內(nèi)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況信息實(shí)時(shí)采集、傳輸、控制、處理和分析，并根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)水位、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)合理的分析與決策，從而實(shí)現(xiàn)水廠自動(dòng)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(diǎn)，修改監(jiān)測點(diǎn)工作參數(shù)。2、自報(bào)數(shù)據(jù)采集:按設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)進(jìn)行測量，測量完畢后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并定時(shí)或事件觸發(fā)將存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)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(dòng)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(bào)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(bào)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(píng)價(jià)功能:可按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)配置參與評(píng)價(jià)的指標(biāo)后重新評(píng)價(jià)；整個(gè)水質(zhì)評(píng)價(jià)基于多因子評(píng)價(jià)法來進(jìn)行。根據(jù)水質(zhì)業(yè)務(wù)，提供以表格形式為主的評(píng)價(jià)結(jié)果，并同時(shí)提供察看參評(píng)詳細(xì)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)后統(tǒng)計(jì)圖表支持，評(píng)價(jià)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(jì)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(jì)、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(yùn)行畫面，報(bào)警信息畫面，歷史趨勢畫面，報(bào)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(gè)監(jiān)控點(diǎn)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(tái)，顯示整個(gè)供水管線的分布圖，監(jiān)測點(diǎn)的信息查詢等信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1、節(jié)約了勞動(dòng)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(gè)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(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)、故障報(bào)警、監(jiān)控范圍歷史數(shù)據(jù)等信息。3、工藝設(shè)備實(shí)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(shí)，反應(yīng)快，損失小。

附圖是本實(shí)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(jì)算機(jī)；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(jí)泵站視頻監(jiān)控；11、一級(jí)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(shí)施方式
以一個(gè)6萬噸水廠為例，整個(gè)SCADA控制系統(tǒng)由I個(gè)中央控制站、I個(gè)主控制站、4個(gè)現(xiàn)場控制站(PLC1 PLC4)、12個(gè)凈水設(shè)備PLC分站(PLC2-1 PLC2-12)和20個(gè)供水監(jiān)測點(diǎn)組成。中央控制站由兩臺(tái)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)(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(jì)算機(jī)、工程師計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)部門計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。主控制站采用LK系列大型PLC，協(xié)調(diào)各個(gè)現(xiàn)場控制站的控制?，F(xiàn)場控制站采用LM系列小型PLC，對(duì)工藝系統(tǒng)各過程進(jìn)行分散控制，分別設(shè)于凈水車間分站(PLC2-1 PLC2-12)、一級(jí)提升泵房(PLCl)、加藥消毒間(PLC2)、二級(jí)供水泵房(PLC3)、水質(zhì)檢測站(PLC4)。中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)、工程師計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)部門計(jì)算機(jī)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(gè)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(diǎn)，一級(jí)提升泵房與中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間采用GPRS DTU通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jí)提升泵房采集取水泵電機(jī)、電動(dòng)蝶閥及現(xiàn)場儀表的狀態(tài)信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)并對(duì)以上設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)，通過預(yù)裝PID調(diào)節(jié)程序自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行頻率和電動(dòng)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(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)其發(fā)送控制信號(hào)，通過對(duì)凈水設(shè)備工作狀態(tài)的讀取來實(shí)現(xiàn)加藥和消毒設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行控制。凈水設(shè)備分站PLC接受主站PLC的控制，同時(shí)把設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息發(fā)送給主站PLC。工具上位機(jī)設(shè)定的進(jìn)水流量自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水電動(dòng)閥的開度；控制加藥泵的運(yùn)行；根據(jù)設(shè)定的排泥時(shí)間定時(shí)排泥；根據(jù)濾池的水頭損失自動(dòng)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(jí)供水泵站采集泵站現(xiàn)場設(shè)備和儀表的運(yùn)行狀態(tài)和電量，流量，壓力等數(shù)據(jù)信息，上傳給上位機(jī)。同時(shí)接收主站PLC發(fā)來的信號(hào)，控制反洗泵的啟動(dòng)；根據(jù)用戶實(shí)際用水情況，通過PLC預(yù)裝PID調(diào)節(jié)程序自動(dòng)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(tái)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)、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(tái)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)互為備用； 中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)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(gè)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(gè)一級(jí)泵站控制柜，一個(gè)或數(shù)個(gè)凈水設(shè)備控制柜，一個(gè)加藥系統(tǒng)控制柜，一個(gè)消毒系統(tǒng)控制柜，一個(gè)反洗控制柜，一個(gè)二次供水控制柜，一個(gè)水質(zhì)檢測柜。
專利摘要本實(shí)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(shí)用新型的技術(shù)方案可以節(jié)藥勞動(dòng)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(shí)在中央控制站全面了解工藝流程中各個(gè)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(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)、故障報(bào)警，及時(shí)查詢監(jiān)控范圍歷史數(shù)據(jù)。本實(shí)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(shí)用新型還具有網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓δ堋?br> 文檔編號(hào)G05B19/418GK203164682SQ20122039699
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:青島鑫源環(huán)保設(shè)備工程有限公司