西门子模块6ES7222-1EF22-0XA0库存现货

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一、前言

随着科学技术的发展和社会的进步，自来水厂也正逐步往降，提高管理，完善服务的方向发展，所以自来水厂提高自动化，智能化，信息化水平显得越来越重要，自来水厂进行技术改造将会极大提高企业的经济效益和社会效益。

自来水厂的取水、制水、配水过程和污水处理等过程是一套完整的体系，任何一个流程故障都将直接影响到整个水厂的正常运作，所以对其进行实时的全程监控,实时掌握厂内情况，是非常必要的。并且可以让水厂的工作人员及管理人员不仅可以实时了解水厂的运作情况，也可及时发现并予以制止，减少不必要的损失，从而节约了物力人力又提高了管理效率及安全防范。

为提高县自来水公司运行的自动化水平，提高供水质量，达到节能、降耗及实现现代化管理，我们本着“安全、可靠、实用、先进、经济”的原则，在此提出了一种适合于县自来水公司的监控系统方案。

二、项目概况

县供水公司供水工程由八眼水源井、水厂（供水泵房）、两眼补压井和供水管网构成。

两口补压井及八口水源井，电机功率均为37KW，采用软起动，用10台45KW软启动器，启动柜配有进线断路器，旁路接触器和旁给互接启动器装置，多种电机保护功能。

水源井、水厂（供水泵房）、补压井和供水管网所在地方比较分散。根据水源井较为分散而造成的控制和监测环节不集中的特点，我们通过本地电信公司提供的GPRS无线网络，在总站设立中心监控系统调度控制室，在本地采用北京硕人时代STEC控制器实现数据采集、水泵开停、阀门控制、数据报警等，以实现对水源井的远程监控。水源井全自动监控系统由总调度控制中心、单元、数据采集单元、现地控制单元组成，既可在井旁近距离控制，也可在*监控室通过电脑监控。

三、控制方案

由于该系统中水源井、水厂（供水泵房）、补压井和供水管网所在地方比较分散，选用水源井（8个）、水厂（所有供水泵房）、补压井（2个）和供水管网控制器并联运行，控制器采用北京硕人时代科技有限公司的STEC系列控制器，通讯方式采用STEC+GPRS。在控制网络中，可通过工业以太网、RS232、RS485、GPRS、ADSL等多种方式进行通讯。STEC系列控制器负责包括供电电压、各井电源电压、电机运行电流、各井电流、水泵出口压力、管网压力、各深井压力、有功电度、无功电度、水池水位、进出水厂输/配水流量、各井出水流量的数据采集，以及对清水池的水质状况监测，水池的水位状态的监测、各种电气的状态的监测、供水管网的状况监测，各种电气的开启、停止、调频、切控及各个设备的联锁控制。各个水源井、水厂（供水泵房）、补压井和供水管网全都带有彩色液晶显示屏，液晶屏合理设计和友好人机界面给操作带来了很大方便，用户可通过液晶面板设定每路的控制方式，实现可根据现场的情况的半自动化的控制。

针对本系统主要控制功能如下：

进出水厂输、配水流量由流量计进行计量。

清水池水源10m安装液位计，采用投入式液位计，输出4～20mA直流标准信号，可靠性高，精度优于0.5%FS，安装方式为有线接到监控中心前置机上，由液位计与水源井泵构成清水池液位控制系统。

供水泵房与压力、流量、计量组成恒压供水系统。其中压力选用电容式压力变送器，流量选用插入式超声波流量计。供水泵房的信号系统的信号包括：供水总管压力、流量、累计水量；供电电压，每台泵的运行电流；变频泵的运行频率；工频泵的运行状态。供水泵房的控制功能有：供水泵的启、停、调频、切控，有功电度、无功电度及水泵运行的累计时间。供水泵房的监控设备用STEC控制器来实现，负责采集供水泵房的检测信号，实现控制功能，与监控中心联网。STEC控制器的配置要满足信号采集，控制功能和通讯功能的要求，通讯采用GPRS无线通讯方式。

出水管道安装压力变送器，启、停操作方式为分为：

（1）自动方式，由控制中心遥控；

（2）半自动方式：现场液晶操作面板控制；

（3）手动方式，现场人工操作。

STEC控制器的控制优先顺序为：

（1）现场手动控制：现场人工操作；

（2）软手动控制：由主控室通过计算机指令遥控操作/现场液晶操作面板操作控制；

（3）自动控制：通过编制运行程序，由程序控制运行。

水厂采用北京硕人时代的STEC系列可编程控制器及上位机服务器组成的计算机监控及数据采集系统。监控系统由两级组成，上位机为电脑务器构成的中央控制室的*监控系统服务器、操作站级，下位机是由可编程控制器构成的现场控制器级。

监控系统的上位软件为HOMS5.0，可编程控制器的组态软件采用SRDev，这些系统软件和STEC控制器全由北京硕人时代科技有限公司开发提供，可在bbbbbb XP/2000/2003环境下运行。其中STEC控制器的程序编程，可在电脑上完成，下载到STEC控制器上。监控画面实现全中文的界面，下位机程序编程采用更人性化的编程语言。

水池

清水池水源安装液位变送器，采用投入式液位变送器，输出4～20mA直流标准信号，由液位变送器与水厂的STEC控制器构成清水池液位控制系统。水池的高低液位控制由液位传感器加二次表实现，具体功能为：下液位时启动水源井水泵向清水池供水；上液位时停止水源井水泵；水至上报警液位时输出高水位报警信号，自动停止水源井水泵；水至下报警液位时输出低水位报警信号，自动停止供水泵。这样，当清水池的液位低于*低水位时所有供水泵停运，并输出低水位报警信号；当清水池的液位高于*高水位时所有水源井水泵停运，并输出高水位报警信号；收到报警信号要进行人工故障查找。

二级泵房

供水泵采用变频控制，依供水压力决定运行模式。其中压力选用压力传感器，流量选用超声波流量计。供水泵房的信号系统的信号包括：供水总管压力、流量、清水池上下限及上、下限报警液位报警；供电电压，运行电流；变频泵的运行频率；工频泵的运行状态。二级泵房的控制功能具备：供水泵的自动启、停、调频、切换。二级泵房的控制由北京硕人时代的STEC来实现，它负责采集二级泵房的检测信号，实现控制功能。STEC的配置满足信号采集、控制功能，摄像监控。通过GPRS无线通讯来完成STEC控制器和中心控制室的上位机联网，由打印机打印报表。

采用带通讯接口的变频器。由变频器及其他电器元件组成的变频柜能实现（1）现场手动控制：现场人工操作；（2）软手动控制：由主控室通过计算机指令遥控操作/现场液晶操作面板操作控制；（3）自动控制：通过编制运行程序，由程序控制运行。监控参数有：供电电压、电机运行电流、水泵出口压力、水源液位的数据状态采集。水源井控制室的控制功能还具有：深井泵的启、停、切换。变频柜的自动控制以及监控水源井及值班室的摄像头和STEC控制器与监控中心的HOMS5.0软件相连组成一个有机的整体，各水源井与值班室的通讯由电信公司提供的GPRS无线通讯实现。

两眼补压井，采用带通讯接口的数字电机软启动器。由软启动器及其他电器元件组成的软启动柜能实现（1）现场手动控制：现场人工操作；（2）软手动控制：由主控室通过计算机指令遥控操作/现场液晶操作面板操作控制；（3）自动控制：通过编制运行程序，由程序控制运行。监控参数有：供电电压、电机运行电流、水泵出口压力、水源液位的数据状态采集。补压井控制室的控制功能还具有：深井泵的启、停、切换。软启动柜的自动控制以及监控补压井的摄像头和STEC控制器与监控中心的HOMS5.0软件相连组成一个有机的整体，各水源井与值班室的通讯由电信公司提供的GPRS无线通讯实现，与中心控制室的通讯采用GPRS无线通讯或TCP/IP的以太网通讯来实现。

管网设测压点，每个压力测量点由压力变送器、可编程控制器、GPRS无线通讯模块、电源等设备组成。当出水管或管网某个测压点压力骤降时，表示该段有故障，系统将立即关闭对应的水泵并同时报警。

2.2 液泵蓄力站功能
    液泵蓄力站的功能主要是利用卧式三柱塞高压泵将高压水注入气瓶，在压缩空气的作用下将高压水排入主管道，给水压机的运转提供动力能源。液泵蓄力站各种设备的用途如下：四个焊接空气罐(上接有0-40mp电接点抗震压力表，9.9立方，用来贮存压力为20mpa的压缩空气)；9台1300立升卧式三柱塞高压泵，由电动机通过单级减速器传动，用于将具有高压的工作液体供给水压机；2个水箱，用于将水供给高压泵及回收由水压机用过的水；2台空气压缩机，用于定期输送压缩空气给蓄力器。
2.3 液泵蓄力站工作原理
    蓄力罐、高压泵、水箱、空气压缩机及蓄力站的液压操纵装置相互之间管道连通，从蓄力站有二条主管道从地沟通入水压机车间，在每条地沟内有一根高压管道和一根回水管，此两根管道使蓄力站与水压机相通。在液泵蓄力站内二根高压管道均与一根总的管道连接，而高压泵和蓄力器就连接在这根总管道上。高压泵开动时水就输入到与蓄力罐相连的总管道内。当高压水泵将蓄力罐的水位补充到1.8米左右的时候，再将压缩空气注入蓄力罐，直到蓄力罐的压力达到工作压力(180mpa)时，输出高压水，水压机开始工作，但是要根据储能罐的实时水位来控制高压泵的注水阀门状态来保证储能罐的压力和水位，一旦控制系统出现故障，水位不能保证就会使空气进入水压机的管路从而损坏水压机甚至人员伤亡[1]。

3  液泵蓄力站控制系统
    为了减少安全事故发生，延长设备的使用寿命，对液泵蓄力站控制系统进行了改进。
3.1 液位检测及安全保护系统
    液位检测系统是安全监控的关键环节。系统包括浮漂式液位和电极液位检测双保险信号，利用可编程控制器(plc)实现液位检测，改进了原始的继电器、接触器等硬件互锁完成所带来的控制功能单一，故障率高，维修较为复杂，安全性能差的问题，而且缩小了控制系统的体积，降低了设备的故障率。
    (1) 浮漂式液位检测。漂浮装置系统是一个感应发送系统，在其检查管上设有常开导磁体，此检查管与蓄力罐相连，佛一个大连通容器。在检查管内设有磁分路的浮标。当浮漂在检查管内移动时，在浮漂通过感应器发送器的一瞬间，磁分路就作用于感应发送器上。而感应发送器立即又通过电气仪表作用于控制双阀液压开关的电动液压推顶器，从而控制高压泵的放液阀和下液面自动阀。在蓄力器正常工作时，蓄力罐内的液面保持在罐内的安全区域。当罐内的水达到上危险液面时，浮漂装置在该处的发送器就发出脉冲电流，使这一部分高压泵的全部电动机的电流切断，从而关闭高压泵。如蓄力罐内的液面下降到危险液面处时，则浮漂装置在该处的感应发送器就发出脉冲电流使双阀液压开关的电动机的电流切断，使下液面自动阀关闭，这样就不再消耗罐内的水，当水压机不需要大量的水时，罐内的水就开始增加，此时下液面自动阀就起着止回阀的作用，而当罐内的水增到刻度“0”处时，下液面自动阀就又重新打开[2]。
    (2) 电极液位检测。电极液位检测是利用在蓄力罐每一水位线安装监测电极，利用水的导电性进行检测。系统工作时，由浮漂式液位检测和电极液位检测同时作用，通过对两套装置检测结果的比较与计算，从而得出结论。如果在允许范围之内，则高压泵等设备正常工作；如果结果接近或小于水位低限设定值，则关闭蓄力罐的出水阀门，接通信号灯报警；如果结果接近或高于水位高限设定值，则开启安全装置。