污水泵站控制系统研究

污水泵站控制系统研究（精选九篇）

污水泵站控制系统研究 篇1

城市污水管网系统的水源来自各类用户废水及部分降水, 易受天气等复杂因素影响, 其流量具有非线性、不确定性和滞后性, 是个高能耗系统[1,2]。本课题泵站共有6台污水泵, 其中五用一备, 两台变频器可以对其中两台水泵进行变频控制。污水泵额定功率1600k W, 额定流量为7.5m3/s。排水机组的运行控制主要依赖于人工简易值守, 根据人工经验控制泵组的启停及切换, 泵组一般处于恒速运行状态, 不能保证电机的高效工作, 也不能达到来水流量和泵出流量的动态平衡, 造成系统需要的排水能耗较高。本文针对对象的特点和传统控制的缺陷, 结合该污水泵站的实际情况, 在满足泵站运行液位安全的首要约束条件下, 考虑尽可能地节约能源, 提出了一种专家模糊控制的高效控制方案, 实现对变频器运行参数的自整定, 以达到排污耗能较小和获得污水有效排放的控制目标。

要获取城市污水泵站系统的准确数学描述较为困难, 由轴流泵特性可知[3], 水泵有一个最高效率点η和对应的流量Qo。可根据具体要求在最高效率点η附近定义一个区域为高效工作区。当Q偏离高效区时, η便迅速下降;在泵组恒速运行时, 其工作的高效流量区是非常有限的, 随着扬程和排水流量的变化, 很难保证泵组在高效区运行。另外, 如果来水流量Qin大于出水流量Qout会导致水泵扬程H增大, 轴功率P会快速增大, 要解决这些问题就需要对水泵进行变频调速控制。选择不同的控制方法, 将影响控制质量和节能效果。

专家控制能使控制系统快速进入稳定的特点, 但对噪声和干扰比较敏感。模糊控制不需要被控对象的数学模型, 鲁棒性较强, 减弱了外部干扰和参数变化对控制效果的影响, 适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。但由于对复杂的控制规则难以形成完整模糊控制规则, 这样使得单纯的模糊控制无法做到适应不同的运行状态, 从而影响控制效果。本文针对这两种方法的各自优势, 提出了一种专家模糊控制的方案, 将专家及操作人员的经验作为专家规则库, 把它引入传统的模糊控制系统来改善实际的控制效果。

1 专家模糊控制技术的基本原理

泵站机组的传统控制只考虑液位的变化, 没有考虑液位变化率。采用计算机控制技术和液位检测仪器后, 可以得到液位差和液位差变化率, 通过引入专家模糊控制技术, 可以明显提高泵站对来水量的响应能力和控制水平。相应调整规则可以由专家规则库实现, 控制决策由模糊推理机通过推理计算在线生成输出变频泵的频率参数, 通过调整它达到排水流量和来水流量的动态平衡, 从而达到系统的控制效果最优, 同时可以有效防止液位的溢出达到泵站在液位安全的前提下正常运行的目的。专家模糊控制器的结构框图[4]如图1所示。

2 泵站专家模糊控制器的设计

2.1 专家模糊控制器语言变量

专家模糊控制器采用三个模糊变量:液位差 (E) , 液位差变化率 (EC) , 启动的泵台数和变频泵的频率值 (U) 。其中E和EC为输入模糊变量, U为输出的模糊变量。专家模糊控制器可以由编写相应的控制程序来实现。

2.2 定义输入输出基本论域和模糊子集

根据泵站实际液位情况和厂方的要求, 三个模糊变量的论域量化关系如下:

根据现场泵的工作情况, 实际液位变化范围为[2.25m, 4.25m], 取3.25m为液位基准, 因此, 液位差变化范围为[-1m, +1m], 将液位差E量化为11级, 即{-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5}。模糊子集选取的语言值为{NB (负大) , NM (负中) , NS (负小) , NZ (负零) , PZ (正零) , PS (正小) , PM (正中) , PB (正大) }

根据污水泵站集水井容积, 经计算液位变化率为约士0.5m, 因此液位变化率变化范围为[-0.5m/s, +0.5m/s], 将液位变化率量化为7级, 即{-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}

模糊子集选取的语言值为{NB (负大) , NM (负中) , NS (负小) , ZE (零) , PS (正小) , PM (正中) , PB (正大) }

输出变量U量化为11级, 即{0, B1 (30) , B1 (35) , B1 (40) , B1 (45) , B1 (50) , B2 (30) , B2 (35) , B1 (40) , B2 (45) , B2 (50) }

其中, B1, B2分别表示开启了1台和2台变频泵, 其额定频率为50赫兹, 即B1 (50) 相当于开启了一台定速泵, 以此类推。一般为了保证泵的安全运行, 将变频泵的转速调至额定值的60%以上。括号里的数字表示对应的工作频率值。

模糊子集选取的语言值为{ZE (零) , VS (较小) , S (小) , M (中) , B (大) , VB (非常大) , H (极大) }

在各变量隶属函数选择时, 参考有关资料并结合实际控制要求, 对液位差变量、液位变化率变量和泵控制变量采用高斯函数形式。

2.3 专家控制规则的引入

根据专家的经验, 设计的专家规则库主要由专家判断组成, 由if-then语句构成。

令e (t) 表示当前的液位偏差值, e (t-1) 表示前一时刻的液位偏差值, △e (t) 表示液位偏差的变化值。主要根据以下几种情况来进行设计[5,6]:

①当|e (t) |≥A, 说明液位偏差绝对值已经很大, 这种情况一般出现在雨季或旱季, 这时需要加大控制量的输出, 使开启的变频泵的频率参数达到最大 (小) , 使偏差迅速减小。如果此时液位差绝对值还是比较大, 可以同时再开启 (停止) 定速泵。

②当△e (t) >0, e (t) 和△e (t) 同号, 说明液位偏差的绝对值在朝增大的方向变化, 如果此时|e (t) |>B, 说明液位偏差绝对值较大, 此时应实施较强的控制作用, 使变频泵的频率参数增大 (减小) 到比较靠近频率最大 (小) 值, 以达到较快减小偏差绝对值的目的;如果此时|e (t) |≤B, 表明虽然液位差绝对值在增大, 但液位偏差本身并不大, 可以实施一般的控制作用, 可以使变频泵的频率参数增大 (减小) 到距最大 (小) 值的一半左右。

③当△e (t) <0且e (t) △e (t-1) >0, 说明液位偏差绝对值在减小, 此时可以保持控制量不变。

④当△e (t) <0且e (t) △e (t-1) <0, 说明液位偏差处于振荡状态, 如果此时|e (t) |>B, 可实施较强的控制作用;如果|e (t) |≤B, 可实施一般的控制作用。

⑤当|e (t) |≤C时, 说明液位偏差绝对值处于非常小的状态, 为了尽量避免泵的频繁启停, 可以保持变频泵的频率参数不变。

上述的A, B和C是液位偏差临界值, 可根据需要的液位给定值与开启不同台数的泵所对应的人工设定的启动液位值之间差值的具体数据进行实时的调整, 它们满足条件:A>B>C。

2.4 模糊控制规则

通过在实验室对系统进行计算机仿真, 在保证生产可以正常进行的情况下, 进行了调试, 结合前面引入的专家控制规则, 最后确定了如表1-2所示的较合理的模糊控制状态表和模糊控制规则总表。

其中, E为液位差, EC为液位差变化率, U为泵启动台数和频率。

B1, B2分别表示开启了1台和2台变频泵, 括号里的数字表示对应的频率值。D2, D3分别表示开启了2台和3台定速泵

其中模糊推理与模糊判决选用Mamdani推理法。

根据表1所示的控制状态表, 通过以下计算得到总的模糊关系矩阵:

上式中, R为总模糊关系矩阵, Ri为第i条规则的模糊关系。

每条规则对应的模糊关系的计算方法如下:

将得到的56条规则对应的模糊关系进行合并运算, 得到总的模糊关系矩阵。根据模糊关系, 采用重心法进行模糊判决, 可以得到表2所示的模糊控制总表。

3 专家模糊控制系统的仿真分析

为了能验证此专家模糊控制器的实用性, 在MATLAB中对基于专家模糊控制器和传统模糊控制器这两种情况在Simulink中构建系统仿真模型, 如图2所示。

结合该泵站实际的水位变化数据, 模型图信号发生器选用方波信号模拟液位的实际变动情况, 它的前、后沿变化陡峭相当于泵站实际液位的突然变化, 因为方波可以模拟单次变化过程的阶跃函数信号的重复出现, 而阶跃函数响应可以评价一个控制系统性能的好坏, 如果这个控制系统具有良好的跟随方波的性能, 则可以说明这个专家模糊控制器对泵站的实际水量的变化具有较好的适应性能。

液位偏差变化的基本论域为[-1, +1], 量化论域为[-5, +5], 故量化因子k1=5;液位差变化率的基本论域为[-0.5, +0.5], 量化论域为[-3, +3], 故量化因子k2=6;输出控制量的基本论域和量化论域一致, 故k3=1, 计算过程中超出论域的部分按边界值处理。

WATER TANK是MATLAB中证明的模糊模型仿真示例中的液位桶模块, 合成模块Mux2后接的Out1输出用于显示液位偏差信号和经过专家模糊控制器作用后的实测水位的比较情况。

参考该泵站水泵的相关参数资料, 并结合实际该泵站流量记录, 分析其动态特性得到此模型图中被控对象水泵的传递函数为:。

Out1输出显示的仿真结果分别如下:

其中方波 (虚线) 模拟来水实际液位情况, 另一条曲线 (实线) 是经过专家模糊控制器控制泵排水后的实际液位值。分析图3和图4, 可以发现引入专家规则库的模糊控制与传统模糊控制相比, 经控制作用后水位跟随效果比较理想, 在保证泵站液位不至于出现溢出的情况下同时达到污水有效排出的目的, 在响应速度和超调量方面都有一定的改善, 能够较快地进入稳定状态, 满足了污水泵站在液位安全的首要约束条件下实现节能控制的基本要求, 验证了此专家模糊控制方案的合理性。

为了进一步验证该控制技术的节能效果, 在搭建好的节能测试试验台进行相关的实验研究, 测试的结果如表3所示。

由该污水泵站的实际情况, 根据水泵频率值 (转速) 与其流量成正比即:

水泵频率值 (转速) 的三次方与其消耗的功率成正比即:

在满足出水流量和实际来水流量相等的情况下即:

分别得出在两种控制方法下需启动的定速泵台数和变频泵的频率值, 进而计算出总的功率值:

式中, n1, n2为水泵调速前后的转速值, 单位r/min, Q1, Q2为对应转速下的流量值, 单位m3/s, P1, P2为对应转速下消耗的功率值, 单位k W。

i表示开启的定速泵台数, P0是每台定速泵的功率值, Q0是每台定速泵的流量值, 由前面泵的有关参数知P0=1600k W, Q0=7.5m3/s。∑P表示所有开启的变频泵消耗的功率之和, ∑Q表示所有开启的变频泵的出水流量之和。针对三种工况进行计算如下:

①在来水流量较大 (25.3m3) 时, 需开启两台变频泵和两台定速泵, 按照以上所述计算过程分别得出此时在两种控制方法下开启的两台变频泵频率值, 进而计算出两种控制方法下所消耗的功率值。

②在来水流量一般 (18.6m3) 时, 需开启两台变频泵和一台定速泵, 按照以上所述的计算过程分别得出此时在两种控制方法下开启的两台变频泵频率值, 进而计算出两种控制方法下所消耗的功率值。

③在来水流量较小 (10.2m3) 时候, 需开启两台变频泵, 按照以上所述的计算过程分别得出此时在两种控制方法下开启的两台变频泵频率值, 进而计算出两种控制方法下所消耗的功率值。

通过表3看出, 采用专家模糊控制技术后, 污水泵在实现对来水流量有效排出的情况下, 消耗的功率得到了较大的降低, 从而验证了该技术在节能方面的可行性。

4 结束语

用专家模糊控制技术对污水泵进行节能控制, 具有较好的控制效果。仿真结果表明该控制技术相比一般的模糊控制而言, 在满足泵站运行的液位安全的前提下, 响应速度更快、超调量更小、适应能力更强, 在控制的可靠性方面有了较大的提升。节能测试实验表明, 利用本文的专家模糊控制技术可以较大地降低污水泵的能耗, 达到了节能控制的目的。当然, 该方案中仍有需要改进的地方, 还需要将泵开启的次数和泵连续运行的时间等因素考虑进去, 这也是以后研究工作的方向。

摘要：为了实现污水泵站的污水有效排放和节能降耗, 提出一种基于自调整模糊规则的模糊控制方案。该方案将专家规则库引入模糊控制器, 充分发挥各自的优势。通过仿真研究, 表明该方案可以达到降低污水泵站能耗和污水有效排放的目的, 具有较大的实用价值和可行性。

关键词：污水泵站,模糊控制,自调整,仿真

参考文献

[1]Shaheen H Q.Municipal waste water characteristics at Irtah pumping station in the Tulkarem city[J].Water Science and Technology, 2000, 42 (1-2) :337-340.

[2]Tanpc, Dabkekp.Modeling and control of sewer flow for reduced cost operation of a sewage pumping station[J].IEEE Transaction on Systems, Man and Cybernatics, 1988, 18 (5) :807-813.

[3]汪雄海.污水泵站系统的节能机理及控制策略[J].浙江大学学报:工学版, 2005, 39 (7) :1069-1071.

[4]张明辉, 等.基于专家模糊控制的大滞后过程的研究[J].控制理论及其应用, 2011, 33 (3) :3-4.

[5]张弘.大滞后系统控制中专家-模糊PID方法的应用[J].计算机工程与应用, 2009, 45 (28) :244-246.

污水泵站控制系统研究 篇2

【关键词】vpn通讯 污水泵站 无人值守

城市污水提升泵站是收集污水的中转站，城市污水通过污水管道汇集到提升泵站，提升泵站再把污水集中输送给污水处理厂集中处理。目前我国大部分城市污水提升泵站都是工人手动控制，消耗大量的人力资源。实现城市污水提升泵站无人值守，其中一个关键技术就是通讯问题，本文通过一个项目，详细介绍了vpn技术在污水提升泵站无人值守自控项目中的应用。项目介绍

该项目位于山东省烟台市套子湾污水处理厂，该系统设有一座中央控制总站和三座控制分站，主站和各个分控站之间以vpn（虚拟专用网络）网络通讯。总站设在污水处理厂中控室内，分站分别设在要监控的三个泵站内。操作员在中控室实时监控污水泵站设备运行。

以中控室和一个泵站系统设计为例，整个系统结构层次如图1所示。

vpn在泵站改造中的应用

2.1 vpn简介

2.2 vpn技术与优势

系统的数据采集网络按无线方式和有线方式分为两大类，通信媒质通常有表1中的几种供选择。

根据实际需求，从数据规模、数据密度、带宽要求、运行成本等几方面考虑，vpn在各方面都比较适中，适应性也最强，性价比最高。

2.3 vpn网络连接用到的核心设备

根据系统要求，典型的vpn网关产品需要具有以下性能：

（1）设备应集成防火墙的功能。

（2）设备需要有一个开放的架构。

（3）设备需要提供第三方产品的接口。根据要求，该项目选用了奥联star66和plc采用西门子cpu315-2dp。

vpn功能：具备ipsec、l2tp/pptp等vpn功能，他们可结合使用。允许l2tp/pptp/ipsec esp透明通过，支持ipsec nat穿透。支持客户端或服务器工作模式，支持动态地址构建vpn隧道，可实现网关到网关的连接。最多可配置16条vpn隧道，并发10条。

防火墙功能：防火墙策略可以实施到任何一个接口上。能防止入侵，防止dos攻击。

业务管理：提供多种类型的业务策略，实现对局域网中各工作组用户及个人用户上网权限和上网时间的控制。

流量控制：可提供基于cbq算法的ipqos功能，能为指定主机或服务预留带宽、限制最高带宽，也能实现平均分配带宽，特别适合语音和数据混合的网络。

管理和监控：提供图形界面和命令行两种诶之和管理方式；可动态监控和管理内网主机的上网行为，同时发现异常主机；提供标准的snmp接口和系统日志功能；提供远程管理和监控功能。

2.4 网络带宽租用

由于中控室总站和泵站分站有大量的视频数据要传输，所以对网络带宽要求比较高。

在本项目中，污水处理厂中控室线路租用中国电信20m光纤，独立ip，中控室和泵站采用vpn通讯方式。下设各个泵站带宽租用中国电信6m光纤，泵站与厂内中控室采用vpn通讯方式。

目前该项目已于2014年投入使用，运行良好，人员配备由原来的6人三班倒变为每三天过去维护一次，大大节约的人力资源。结束语

全地下式污水泵站工艺设计及其应用 篇3

摘要：近年来，随着社会的不断进步以及经济的迅猛发展，城市建设步伐逐步加快，社会各界广泛关注污水处理工作的顺利开展，旨在起到良好的环保成效。就城市污水管网而言，污水泵房可谓是其的重要节点内容，作为中继站所用。城市品位提升针对泵站建设提出更高要求，全地下式污水泵站应运而生，其绿色清净且无异味，能够有机协调城市周边景观，社会经济环境效益十分显著。在此，本文将结合实例简要分析全地下式水泵站工艺设计。

关键词：污水泵站；设计；应用

1.前言

纵观可知，污水处理工程可谓是城市基础设施建设的关键构成部分，其占据着十分重要的应用地位。很多传统污水泵站周边均建立起大型商业区或者是居住小区等，同时设备运行形成的大量噪音会对居民日常工作生活造成消极影响，仅仅强调功能却将美感忽略的泵站建筑物跟周边环境显得愈发不协调。基于先进设计思路，运用新型管理理念，使用多多元化设备努力为全地下式污水泵张工艺实施创造更为有利的设计条件，最大化利用有限土地资源，提升泵站品位，优化城市污水处理系统安全运行，应用意义十分深远。

2.结合简例探讨全地下式污水泵站工艺设计应用

2.1工程概况

因为项目所在县城尚未建设污水处理厂，导致县城产生的生活污水及工业废水均没有经过有效处理并充分达标之后便进行排放，严重污染周边沟塘及河流；加之缺少排水管网，没能完全普及室内排水管道，县城部分居民屋内只设置有给水管，却未敷设下水管道，居民一般是将生活洗涤污水在路旁雨水口倒入，或者是在人行道上直接倾倒，滋生蚊虫，污水横流，良好市容市貌深受消极影响，卫生条件堪忧；就目前的情况来看，排水管道尚未实现雨污分流，使得新建污水处理厂并开展污水收集工作遭遇层层阻碍，在汛期，河水水位会发生上升，由于雨污合流会形成污水倒流情况，县城居民生活环境及生活质量均受影响。基于此，在县城金牛路及合溪路交叉口西南位置进行一座提升泵房的合理建设，根据远期规模一次性完成泵房土建部分建设，根据近期规模配置设备，通过更换添置提升泵及其相关设备充分满足远期提升需求。参考县城具体规划要求，实现集排水、运行降噪、沉淀排砂、除臭通风、自动管理控制等多元化于一身的全地下式污水泵站优化设计。泵站功能在于，污水管经泵房北侧引入，经提升后自南侧排出，排入泵站污水出水井消能，然后重力流排入市政污水预留井。

2.1工艺设计

工艺流程图

在设计应用中，为实现污水泵张实际用地面积的大幅减少以及工程造价水平的合理降低，实例采用整体建式作为全地下式泵站的建设模式，无人值守，泵房设计规模为最高日最高时1472吨/时，泵房平面合理紧凑，可充分符合操作、管理及养护、检修等具体要求，潜水泵选择使用低噪、高效且节能、操作方便、管理有效且维修便捷的设施，使用粉碎型格栅，使得泵站得以实现自动化无人操作。就整个泵站涞水，其地面建筑风格及布局应跟周边环境有机协调，满足保护环境以及节约土地资源、实现景观绿化等需求。根据设计流量和所需扬程因素选择水泵，近期一用一备用，远期采用三用一备，采用同型号变频调速装置潜污泵，单行排列水泵设施，管材选用铸铁管或者是钢材管，基于液位自动控制管理水泵启停，其具备记录以及报警、检测等相关功能，各台水泵均配备开泵时间记录仪。

泵站流量表

2.2构筑物设计

基于生产工艺要求前提展开合理化布局，旨在明确分区功能，并可便捷流畅地实现，利于优化管理，为县城居民工作生活提供更多便利，保持优美环境。本泵站耐火等级为一级，建筑面积125.68平米，建筑结构的安全等级为二级，结构设计合理使用年限为50年。本泵站为全地下泵站，通过地面人孔进入泵站内部，无人值守，在满足生产工艺要求的前提下进行合理布局。

泵站布置示意图

具体来说，集水池顶部相较地面来说，应高出三十厘米，集水池底部形成8°坡度坡向集水坑，集水池底部进水水平扩散角度控制在为十五度至三十度范围内，在集水池长边两侧位置进行人孔及检修爬梯的合理设置，便于进行检修，将镶铜铸铁方闸门设置于进水方向，便于养护维修工作的顺利开展，集水池地面水泵预留口位置采用钢制活动盖板，其他位置选用钢筋混凝土牢固浇注。集水池出水方向修建一座出水井。在集水池旁设一自来水，旨在为维修清洗提供便利。选择使用汽吊作为起重设备。因为实例泵站处于区块中心位置，就近无河道等自然水体，溢流管无排放水体，又由于此泵站为無人值守，为保证格栅单台事故时，泵站能正常运行，故格栅设计为近期一用一备，远期两台格栅同时运行。预防远期泵站工程进行重复建设，避免严重浪费情况的形成。

2.3施工降水措施

第一，明沟排水，研究表明，地表水两米以上土层拥有较大渗透系数，若所在地涌水量相对较大，建议选用明沟排水法实现地下水位的合理降低，基于沟槽两侧位置进行截水沟的挖设，针对流入沟槽的雨水与地表水实施拦截，基于沟底两侧位置进行排水沟的挖设（宽度为三十厘米其深度为五十厘米），每隔五十米完成一座集水井的合理设置，使得地下水均能在集水井中汇集，通过水泵及时将其排出，在此应注意施工期间连续采取抽水措施，切忌中断，让槽底面一直保持良好的污水状态。

第二，井点降水，把井点降水立管及滤管设置于沟槽两侧位置，使用射流泵或者是真空泵抽出立管内空气，使之保持良好真空状态，并产生负压，使土体中的地下水通过滤管渗流到井点立管内，再汇集到集水总管而后排出。因为井点管内持续被抽吸真空及排水，使得地下水位不断降低，进而逐渐减少土体含水量，直至疏干。

2.3环境措施

浅谈污水泵站控制系统方案 篇4

关键词：污水泵站,控制系统,方案分析

我国开始加强对水环境的治理是从上个世纪八十年代开始的, 从此以后投入了大量人力、物力、财力建设了污水处理厂, 作为城市污水处理的配套设施。城市污水管道位于整个城市之中, 需要建设大量的污水泵站, 使由于重力流而产生的废弃物得到处理, 同时提高污水处理厂送水的能力。综上所述, 安全、经济的建设污水泵站的控制系统显的尤为重要。

一、污水泵站控制系统的目的和设计

建设污水泵站控制系统的目的是实现系统的安全可靠、技术先进和节能高效, 使污水泵站的自动化水平不断提高, 在合理配置污水的过程之中将减员增效落实到实处, 在实时的诊断各类报警和故障的时候, 可以实现对突发上报和逢变测报的支持。

污水泵站控制系统的主要作用是提高水位并且截流污水, 在运行和使用的角度上来看, 水泵、阀门和格栅的主要作用是对设备进行控制, 闸门处于监测的状态之下。在设计的过程之中通常使用一个三层次的控制系统, 分别是:手动控制层、上位机控制层和PLC控制层。控制人员可以选择进行系统的自动操作或者手动操作, 控制层的优先权取决于距离工艺过程的远近。手动控制层、上位机控制层和PLC控制层之间通过开关进行相互的切换。

当污水泵站控制系统处于手动控制状态时, 员工可以通过选择设备控制箱上的开关, 针对工艺的具体情况, 对设备进行开启或者停止的操作, 在选择启动什么设备时, 可以依据现场的要求和状况。当一台设备使用时间超过二十四小时, 可以使用手动操作, 停止该设备的运行转而切换到其它设备的运行。手动控制和工艺设备同时存在, 但是由于完全依靠员工操作, 缺乏系统的自动化操作, 因此可以在设备出现故障或者设备进行检修的时候使用。污水泵站控制系统的主要控制方式是PLC控制, 它主要通过施工现象的智能仪器和PLC对电气数据和工艺数据进行采集, 并实现对设备的控制。PLC的电压、压力、电流和流量等由现场仪器提供, 可以根据工艺的情况选择设备的开启和停止, 在启动设备的时候依据使用设备的累计时间和状态进行选择。选择的具体原则是:优先选择累计工作时间短的设备, 对设备实行轮班工作的制度, 减少只长时间使用某一台机器而其它机器很少使用的状况。在对数据的计算和累计的过程之中通过PLC反馈的信号计算流量。使用PLC程序可以实现设备的高效自动化控制, 同时及时的接受上位机的指令, 根据指令及时对控制的方式进行调整。在使用PLC程序的时候, 可以同时为值班室的值班人员配置一台触摸屏, 以便他们能够方便、及时的了解工艺参数和水质参数, 同时通过触摸屏对PLC的具体参数进行修改。上位机控制层, 也就是中央控制, 可以实现对系统的远程调控, 将系统的工艺参数和水质参数形象的在设备的控制界面上显示出来。对设备开启和停止的控制可以直接在上位机上进行, 对频率输出数据的设置可以进行宏观监测和远程设定。根据设备在运行过程之中采集到的数据信息, 上位机可以建立准确、高效的信息库, 并且历史数据和工艺数值做出走向曲线, 为调度人员提供数据支持, 最终转变企业的管理方式, 使企业的经济效益不断发展。可以在彩色显示屏上对设备进行远程的操控, 在对数据做出回馈之后, 可以生成自动的故障报告、生产报表和自动检测的日志信息。系统可以通过对污水泵站的集中管理, 及时对发生的局部事故进行处理, 通过上位机实现下属分站的协调运行, 使系统的整体协调性和一致性得到提高。

二、污水泵站控制系统功能

对污水泵站控制系统进行监控是在PLC程序的基础上建立的, 在对系统进行设计的时候, 要符合“开放”的工业标准, 使系统的升级和扩充更加容易, 当系统完成之后, 可以只增加少量的网络工具就将其和其它控制系统相结合, 具有独立运行的能力。污水泵站控制系统采用的都是规范、公认的技术, 在满足国际标准的基础之上, 可以自由的选择拥有汉化的界面图形。污水泵站控制系统的软件都采用模块化的设计, 实现在线修改和在线组态。上位机可以根据时间、属性、名称和类型进行数据的分类, 对数据进行显示和检测, 建立设备参数和工艺参数的曲线。上位机还可以统计全局的运行数据, 并对现场的所有设备下达开启或者停止的指令, 同时为PLC程序的运行提供运行和控制的依据。在对数据进行收集之后, 应该按照数据的名称、属性和类型进行分类, 按照顺序进行存档保管。当污水泵站控制系统的设备处于中央控制的模式时, 可以遥控施工现场的设备, 可以对PLC程序的参数进行远程在线的设定。上位机和PLC程序可以同时对反常的状态发出声光的报警, 在确认警报之后定时消除报警。可以通过上位机的报警界面显示报警的内容, 使用不同颜色的图标区别报警的重要性。将报警的内容记录在数据库的等级清单之内, 可以按照需要调用的命令进行打印, 当出现多个信号同时报警时, 可以按照重要程度的不同采取依次报警的策略, 对于那些已经得到了确认的报警, 可以存入数据库清单之中, 对于那些没有得到确认的报警可以不间断的进行声光报警, 在值班人员进行确认之后, 再解除报警。污水泵站控制系统的显示功能主要包括对文字、图形、曲线和表格的显示, 同时还包括对地形图、各个布置、流量、雨量及其分布的显示, 对能耗值的分布、工艺布置、水流状态和流程图也可以及时的显示。

三、结论

总之, 污水泵站控制系统对现场、PLC和上位机进行了全方位的考虑, 具有稳定性高、泵站的运行效率高和自动化水平高的特点。这套系统目前在市场上已经具有了较为成熟的技术、价格适中, 因此具有广泛的适用性。

参考文献

[1]陈洁:《基于PLC程序控制的废水处理系统设计》, 人民卫生出版社, 2005 (40) :47。

[2]王冬、朱乃苏、陈志兴:《PLC在半山电厂废水处理系统之中的应用》, 上海科学技术文献出版社, 1992:162-174。

浅谈污水提升泵站自动化控制系统 篇5

在社会主义现代化发展的新环境下, 人们越来越感觉到水资源的匮乏和污染, 给人们生活和城市发展带来的巨大挑战和威胁。特别是一线城市, 由于生产的高度发达以及人口的剧烈膨胀, 导致城市每天都要排出大量的生产和生活污水, 这都加大了市政排水的难度和工作量, 而作为城市污水的净化器污水处理泵站就显得尤为重要。但是传统的污水处理泵站系统已经不能够满足城市的发展要求, 迫切要求采用新技术, 优化污水提升泵站自动化控制系统, 提高工作效率, 以应对大量的城市污水, 改善城市的生态环境、发展环境, 保障城市居民生活用水, 促进城市的健康稳定发展。

1 污水提升泵站自动化控制系统概述

从我国目前大部分城市污水处理厂的污水处理泵站运行情况来看, 污水处理的工作流程归纳为:首先把厂区外的污水经过主污水管道使其进入格栅;然后通过格栅机使污水进入水泵房, 进而进入沉砂池、反应池以及二沉池等一系列环节, 中间对可利用污水进行一定的净化, 实现污水的回收与再利用。值得注意的是, 污水提升泵站在进行污水处理时的核心工作是在水泵房环节, 该地方为污水厂区标高的最低位置, 进水泵房在底部放置若干台潜污泵以供自动化系统的正常运行, 并备用一台潜污泵, 以防止运行过程中, 潜污泵出现损坏等问题, 留以备用。其工作性能主要是把污水抽到高处, 使污水运用重力的作用顺利的流经到各个污水处理工序。这种运行方式是运用液位的控制来实现污水的排放和处理, 其主要的缺陷在于水泵的启动频率和泵的损坏程度不一致, 导致水泵在工作期间, 不断地出现问题, 从而大大降低了水泵的工作效率。另一方面, 由于城市污水量的逐步增加, 污水巨大的冲击力量也对污水提升泵站造成了巨大的磨损, 从而不利于污水处理泵的长期使用, 致使泵站的工作效率降低, 不利于城市污水的彻底处理。下面结合某污水厂泵站自动控制系统存在的问题, 采取的有效措施。

2 污水提升泵站自动化控制系统优化措施

2.1 模糊控制方法

1) 模糊控制系统是由被控制和模糊控制两个过程组成, 目的是为了使污水提升泵站的污水最终流向污水处理厂。模糊控制系统的主要特征是对操作人员的控制形成一个经验总结, 形成可以自动控制的工作系统。它是运用计算机智能化的特性, 以达到提高控制效果的目的, 从而使各个工作环节在模糊控制器的控制下, 正常的运行, 使污水最终流向污水处理厂, 对污水进行有效的处理和净化, 回收再利用。泵站的传统控制上只注意到液位的变化, 而不重视液位变化率。由于集水井具有非线性和滞后性, 导致控制往往不能够同步进行, 而在采用模糊控制系统后, 能够很清晰的了解到液位差和液位变化率, 从而实现PD结构控制, 大大提高泵站污水处理质量。

2) 模糊控制器的语言变量:模糊控制器在运行的过程中, 主要是运用三个模糊变量:液位差 (E) 、液位变化率 (EC) 、启动泵台数 (U) , 其中液位差和液位变化率为输入模糊变量, 启动泵台数为输出模糊变量。模糊控制器是由PLC编程实现的, 根据污水提升泵站的工作情况, 采样间隔设为10 s, 这种工作方法是非线性的PD控制模式。

3) 模糊论域和隶属度函数:不同形状的隶属度函数代表不同的控制涵义, 当模糊子集的隶属函数呈现尖的形状时, 说明模糊集合具有很高的分辨特性, 其控制灵敏、快捷;当模糊子集的隶属函数比较扁平的时候, 说明模糊集合的分辨率低, 控制性能比较稳定。

4) 量化关系, 根据现场泵站工作情况, 集水井最大高度为4.5 m, 要求液位变化范围在1.5 m~3.5 m之间, 取2.5 m为液位基准值, 液位差的变化范围在 (-1m, +1m) 之间, 通过以下公式来得到液位与液位差E论语元素之间的变换关系:y=10/ (b-a) ×[x- (a+b) /2]在这一式中, [a, b]的取值范围为[1.5m, 3.5m];x为液位值, y为量化级数。污水提升泵站的液位变化率可以通过计算获得, 集水井最大进水量为104 m3/h, 根据集水井容积, 10 s内的最大液位变化率约为±0.3 m, 可以得到液位变化率的量化关系:y=6/ (b-a) ×[x- (a+b) /2]式中, [a, b]即液位变化范围[-0.3m/10s, 0.3m/10s];x为液位变化值;y为量化级数。

5) 根据大量的现场调查, 并结合实际控制情况, 进行了科学的数据整理, 那么工作人员在操作的过程中一定要谨遵模糊控制所采用的工作原理, 并在实践中进行工作经验总结, 从而优化污水提升泵站的自动化控制系统, 使污水处理的各个环节都能够正常的运行。

2.2 污水提升泵轮值控制

在PCL逻辑连锁控制程序中, 加强了泵站各个工作环节工作量的均匀分配, 并对启动频率进行了科学合理的调整。这种控制的优点在于通过对泵启动的次序和时间的合理科学控制, 保证泵站在长时间的运行过程中能够均匀分配污水流量。这种控制方法的设计理念是, 当一台水泵在开始启动时, 开始计算时间, 直到该水泵停止工作, 然后依次对各泵的运行时间进行计算, 并按照一定的规则进行排序。当系统根据模糊控制器的输出信息需要对水泵进行启动时, 程序将会自动按照水泵的排列顺序, 开始水泵的排污工作;同样, 按照模糊控制器发出的指令, 按照一定的顺序自动停止各泵的工作。停止顺序的设定是在启动时完成的, 即启动每一台泵时, 按顺序设定其停止序号, 以保证先启动的泵先停, 后启动的泵后停, 从而使每一台泵能够在规定的时间内各施其责, 这样就避免了一台或者多台泵的长时间工作, 造成泵的疲劳, 从而降低了工作效率。另外, 当某一水泵在工作的过程中出现故障时, 自动控制程序会自动对其作出响应, 跳过该泵继续进行污水的排抽, 从而大大增强了自动程序的工作效率, 也保证了污水相关各个环节的正常进行, 使污水泵站的污水最终流向污水处理厂。需要注意的是当泵房水位不发生明显变化时, 某台泵会出现长期工作的情况, 为此, 对单台泵的工作时间要进行限制, 程序通过监视泵站工作时间, 对工作时间超过设定值的泵进行强制切换, 以保证每台泵工作负荷均匀分配, 从而提高泵的使用寿命。泵站在进行系统优化时, 要注意设置科学合理的启动周期, 以防止泵的频繁启动, 造成过大的电压, 造成污水处理厂的断电, 从而影响污水处理的整个流程, 进而带来巨大的损失。

3 污水提升泵站自动化控制系统优化过程注意事项

首先, 污水提升泵站与污水处理厂不同, 在对污水提升泵站自动化控制系统进行优化时, 必须要与监控点联系起来。使泵站管理人员可以在泵站管理处的监控中心远程检控站内格栅机的工作状态、污水池水位, 提升泵组工作状态、出站流量、池内有害气体浓度等, 用图像监视站内全景及重要的工位, 及时掌握泵站的工作情况, 并对发现的问题采取有效的解决措施。其次, 格栅机处加装玻璃钢防臭气罩, 这样可以防止污水臭气的散发, 减少环境空气污染, 起到保护环境的作用。

4 结语

泵站在污水处理上具有着十分重要的作用, 各相关工作人员在实践的过程中一定要不断地进行创新与改革, 优化污水提升泵站的自动化控制系统, 使其能够更大的发挥效力, 增强污水处理能力, 为城市的正常运行提供必要的保证。

摘要：随着我国社会经济的快速发展以及城市化进程的不断加快, 水资源污染问题日益成为阻碍城市发展的重要瓶颈。如何保护水源, 实现水资源的优化利用, 从而发挥出更大的经济价值和社会价值, 以促进城市经济的健康稳定发展已成为城市现代化发展的重要任务和使命。而排水泵站作为城市运转的重要组成部分, 在排放城市污水和保护城市水源方面起着非常重要的作用。为了适应城市经济发展的新要求, 建立一个自动化控制系统的污水泵站, 以实现泵站污水处理科学化、高效化, 从而有效排除城市生产生活污水, 为人民的生活创造一个良好的社会环境, 实现城市的可持续发展。对污水提升泵站自动化控制系统的内容进行阐述, 提出优化自动化控制系统的有效措施, 提高污水处理效率, 提高城市水资源的利用率。

关键词：污水提升泵站,自动化控制系统,模糊控制

参考文献

污水泵站控制系统研究 篇6

传统的污水泵站只有单级常规控制, 使用单一固定的继电器—接触器方式进行控制, 并且依据有关的数据, 人工进行控制水泵, 格栅的启动停止, 及启闭机和阀门开关。而在管理水平方面, 管理记录及统计工作在大多数的污水泵站中都是由手工操作完成, 因此系统运行效率、自动化监控能力以及运行管理的水平都比较低, 泵站的控制及管理没有建立起区域化网络。PLC是可编程控制器的缩写, 它是一种进行数字运算的电子系统。基于PLC的污水站自动控制系统以微处理器为基础, 结合计算机技术、自动控制技术和通信技术, 运用面向控制过程与用户的“自然语言”编程, 全面展现了简单易懂、操作方便、可靠性高的特点, 而且可以直接应用于各类工业环境中。作为Internet的接入技术, PLC在很多方面都显示出其特有的优势, 但是它也有自身的一些缺点, 比如:数据的计算处理和管理能力较弱, 不能给用户提供良好的界面等。

伴随国民经济快速发展, 市政建设及管理工作需要面对新的挑战和更高的要求。当前污水泵站正在向泵站监控管理无人化的方向发展, 以实现减员增效以及提高管理效率和水平的目的。

1 污水泵站的控制工艺

污水中存在的固体垃圾, 经格栅过滤之后通过皮带机运送至垃圾箱, 而过滤之后的污水储存在污水集水池中, 当水位到达一定数值时, 一台或者多台潜水泵启动, 排出污水。污水泵站的设备一般包括自动和现场手动2种工作模式, 选择自动模式时, 由PLC自动控制所有的控制或者接受执行上位监控机的遥控指令。

2 污水泵站的设备构成和控制要求

2.1 泵站的设备构成

(1) 进水闸门:主要作用是暂时阻断污水进水, 便于格栅除污机、污水泵等设备的维修。 (2) 进水渠道:地下管道中的污水经过进水渠道进入集水井。不锈钢格栅把进水渠道分为内外区域, 渠道的内外区域安装超声波液位差计, 用以检测格栅前后的液位差。 (3) 集水井:井内并排设置4台潜水排污泵, 其中3台使用, 1台备用。集水井内壁安装超声液位计, 用来实时监测集水井的污水液位。 (4) 除污机:泵站安装钢丝绳牵引式的格栅除污机1台。除污机主要作用是把附着在格栅上的污物及垃圾从进水渠道提取出来进行处理, 以防其进入集水井。 (5) 机器间:它是建在集水井的上方, 用于污水泵的就地控制操作及检修。 (6) 控制室:安装低压进线柜2台, 联络柜1台, 污水泵以及其他动力开关柜3台, 功率因数补偿柜1台, PLC控制柜1台。 (7) 变压器房:为保证泵站工作的可靠性, 泵站设置了2台315 k VA的电力变压器。

2.2 控制要求

将污水泵站作为设施对象, 使用PLC对污水泵站实现整体自动化监控。主要监控内容有: (1) 通过检测格栅前后的液位差, 提示或者自动投切格栅除污机, 清除和处理附着于格栅上的污物垃圾。 (2) 通过PLC控制, 污水泵根据水位、状态、污水量、闸门位置、电网状况等工作情况进行自动投切。 (3) 使用CRT彩色显示, 动态管理整个污水泵站, 并及时做出工况记录, 报表打印和故障报警。 (4) 通过全天线及无线数码机向设置于水质净化中心的中心控制室进行实时的数据传送。并且随时接收和执行中心控制室发出的调度命令。

3 PLC硬件系统设计

污水泵站的PLC系统结构如图1所示。

(1) 首先根据控制对象的输入、输出类型和点数确定框架的型号、个数, 加上10%～15%的余量并考虑以后系统扩充选择模块的类型和个数, 估算所需存储空间;之后根据存储空间及通讯方式选择CPU模块;最后选取电源模块。模块的配置如下:1) CPU中央处理模块。依据输入输出模块总点数以及要求通过以太网方式实现系统互连, 采用1747-L551B 5/05CPU-16K Mem.OS501 Series C处理器模块。2) AI模拟量模块。依据泵站模拟量输入, 选用了2个四通道差分输入模块1746-NI4。3) 开关量模块。依据受控设备数量, 受控设备开关输出信号, 故障、手 (自) 动、开关状态、运行停止状态等输入信号, 采用11个1746-IB16开关量输入模块以及3个1746-OW16开关量输出模块。4) 框架及电源模块。依据模块使用的类型、数目, 采用2个1746-A10 10槽框架及2个1746-P4电源模块。两框架间使用扩展电缆进行连接。

(2) 使用CRT高性能彩色显示屏。

(3) 电网监控的配置。配置DPM420网络电力仪表。可以检测三相四线制相电流、相电压、功率因数、有功无功功率、频率以及相应最大值。由于泵站采取双路电网进线, 因此使用2套网络电力仪表, 分别安装在两侧的进线柜上。其他的装置信号均通过数字量或者模拟量点入或点出与PLC连接。

4 软件设计及监控状况

PLC具有数据采样点分布广、数据量小、要求可靠性强的特点, 选择它作为低速数据传输手段, 将有更广泛的应用, 如遥控、遥测、数据传输等。而且其信道均衡、功率控制和同步解调等技术都随着对PLC技术的深入研究而趋于成熟。PLC网络控制系统已经具备了一定的实现基础。根据污水泵站的控制要求, PLC自动控制程序分为3个部分, 主程序、污水集水池子程序和格栅池子程序。软件可实现一些简单的控制算法、数据采集与上位通讯、控制指令下发和就地控制等。主要包括以下3个部分: (1) 系统检测。检测并处理所有输入信号, 根据实际情况做出不同的响应。处理信号主要包括进水闸门工作状况、状态, 功率因数补偿柜的工作状态, 格栅前后液位差, 集水井液位电网的工作状况等。 (2) 格栅除污机运转处理系统。泵站设置除污机1台, 系统监控除污机的工作状况。根据除污机的信号状态做出反应, 点亮或者熄灭指示灯, 进行故障报警, 同时CRT显示内容在显示屏上。若除污机柜的选择开关选择的是远控, 则在泵自动运行之前, 操作台先进行排污的操作。若使用水位差检测, 便依据水位差标志, 进行自动排污, 而在自动排污之前, 现场应先进行声光预警, 之后再运行装置。 (3) 污水泵运行处理。依据污水泵的信号状态, 点亮或者熄灭有关的指示灯, 进行故障报警, 同时CRT显示屏上显示信息。若泵开关柜的选择开关选择远控, 则操作台上可以实施水泵的3种运行方式, 即自动方式、手动方式和检修方式。操作面有各自的手动操作按钮、状态指示灯和选择开关。泵选择开关分为4挡, 即自动挡、手动挡、停止挡和检修挡。设置手动挡可以进行手动操作。自动挡允许该泵进行系统的自动运行。泵启动与停止则需要依据集水井的液位值延时依次投入及退出。

5 工程实例

河北省某市于2009年年底开工建设污水厂一座, 主要用于处理该市生活污水和部分工业废水, 处理污水规模为15 000 m3/d, 总投资初步预计为5 000万元。该污水厂采用一体化氧化沟技术, 其处理工艺及主要处理策略如下:根据系统设计要求和现场开关量分布情况, 用1台S7-300 PLC设置在控制柜I内, 在控制柜Ⅱ内设置远程IO, 这样既减少了硬件投入成本, 又免去了2个PLC之间通信问题。该污水处理厂的控制系统主要包括:现场手动系统、自动控制系统2部分, 其中自动控制系统要求由2台西门子S7-300PLC完成对整个污水处理系统的控制, 中央控制室上位机通过以太网收集现场相关信息, 并显示操作人员通过上位机监控界面和安装。在电器柜上的触摸屏查看整个污水处理系统的运行情况及设备状态, 设定系统自动运行的相关参数, 并可对系统中的设备进行远程手动启停控制, 控制系统软硬件设计手动控制系统完全, 基于常规电气控制设计完成, 自动控制系统的软硬件设计。

6 结语

总之, PLC在污水泵站自动控制系统中得到了广泛应用并发挥出巨大的作用, 降低了其日常运营成本, 实现泵站的自动化控制, 保障了系统正常安全的运行。通过不断的探索与发展, PLC技术必将取得更大进步并为企业和社会创造更多经济及社会效益。

摘要：阐述了污水泵站控制要求和控制工艺, 介绍污水泵站自动控制系统中PLC的硬件、软件设计。以污水泵站工作状况和特点为基础, 应用PLC, 即可编程控制器, 实现了污水泵站自动化监控, 降低了泵站的日常管理运营成本。经过实践, 验证了该项系统设计完全符合要求, 并且系统的运行情况良好, 整体安全、可靠。

关键词：污水泵站,PLC,可编程控制器,自动控制,应用

参考文献

[1]伍锦荣.可编程控制器系统应用与维护技术[M].广州:华南理工大学出版社, 2004

[2]陈宇, 段鑫.可编程控制器基础及编程技巧[M].广州:华南理工大学出版社, 1998

[3]浙江大学罗克韦尔自动化技术中心.PLC系统[M].杭州:浙江大学出版社, 2000

[4]江秀汉.可编程序控制器原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2003

污水泵站控制系统研究 篇7

关键词：自动控制系统,PLC,污水泵站

1、引言

污水提升泵站在城市市政建设中占据着至关重要的地位，大部分城市都是通过分布在城市中的各个污水提升泵站把污水逐级提升至城市污水处理厂进行处理。随着经济的持续发展，城市规模不断扩大，城市生活污水、工业废水的水量亦不断增加，原有的污水提升泵站控制方式大多数需要进行技术改造。传统污水泵站采用单一的继电器--接触器控制方式，由人工记录泵站的运行数据，并根据相关数据人工控制格栅和水泵的启、停以及启闭机和阀门的开关。系统的运行效率和运行管理水平较低，运行管理人员工作繁重。

PLC (Programmable Controller，可编程序控制器）以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、功能完善等特点，得到广泛的应用。本文采用美国罗克韦尔公司的SLC500系列PLC与相关外围设备构成自动控制系统，不但实现了泵站运行过程的自动控制功能，还可以通过上位机对泵站进行远程控制、数据报表自动生成等。

2、泵站控制工艺流程图

泵站控制工艺为：通过污水管网进入提升泵站的污水先经过格栅机进行固体垃圾过滤，经格栅过滤捞起的垃圾通过皮带机输送到垃圾箱，过滤后的污水在污水集水池中储存，当水位达到预先设置的启泵水位值后，启动一台或多台潜水泵将污水提升到下级泵站。具体工艺流程如图1所示。

图1中的设备均有现场手动和自动两种工作方式，选择手动控制时可以通过现场按钮进行设备控制。当选择自动工作方式时，其所有控制均由PLC自动执行或接受上位监控机遥控指令实现。

3、泵站PLC硬件选型

本设计中选用的是A-B公司的中小型SLC500系列模块式PLC。首先根据控制对象的输入、输出类型和点数确定框架的型号、个数，加上相应的余量和考虑以后系统扩充选择模块的类型和个数，估计需要的存储空间；接着根据通讯方式和存储空间选择CPU模块；最后选择电源模块。

3.1 泵站相关设备统计

该泵站共有两台启闭机、一台格栅、一台皮带机、四台潜水泵、四个与泵对应的出水阀门、一个液位计、一个出水流量计和一个出水管道压力计、一个溢流闸门。

3.2 模块选择

1）模拟量模块选择：根据该泵站的3个模拟量输入，选用了1块4通道差分输入模块1746-NI4。

2）开关量模块选择：根据受控设备的数目，受控设备的开、关 (启、停) 输出信号，手 (自) 动、故障、开 (关) 状态、运行 (停止) 状态等输入信号，选用了6个开关量输入模块1746-IB16和2个开关量输出模块1746-OW16。

3) CPU模块选择：根据输入输出模块的总点数及用户提出的通过以太网实现系统互连的要求，选用了1747-L551B 5/05CPU-16K Mem.OS501 Series C处理器模块。

4）框架和电源模块选择：根据所选用的模块类型和数目，选用1个10槽的框架1746-A10和1个1746-P4电源模块。

4、泵站控制要求

根据泵站以往运行经验，对泵站运行方式进行了划分，分为日常运行模式（含白天模式和夜间模式）、雨天运行模式、暴雨运行模式，泵站设备根据这三种模式分别进行联动运行。

4.1 格栅池设备控制要求

在格栅无故障的情况下，进、出水启闭机开启，只要进、出水启闭机不关到位，格栅就可以周期运行。周期运行的运行和停止时间根据三种运行模式 (日常、雨天、暴雨) 确定，参数可在上位监控机上设置，皮带输送机与格栅联动，即只要格栅运行皮带输送机就运行（此功能由外部电气控制实现）；格栅故障时，关闭进水启闭机，并置位相关报警信息位。

可根据需要，在上位监控机上将该部分的所有设备分别设置为远程遥控模式。

4.2 污水集水池设备控制要求

根据水位控制泵的启停；三种运行模式的启停泵水位值可通过上位监控机设置；日常模式中的白天模式和夜间模式之间自动切换（切换时间点可在上位监控机上设置）；雨天模式、暴雨模式通过上位监控机人为遥控设置；四台泵，三用一备。

当要加泵时，选择启动无故障、未运行泵中运行累计时间最短的泵；当要减泵时，停止运行泵中累计运行时间最长的泵；在任何一台泵启停20秒内，其它泵不可启动；任何一台泵自停止运行起，10分钟内不可再次启动；水泵启动时，先启动泵，10秒后再开启对应出水阀，停止时，先关阀门，阀门关闭后再停泵。

加泵时发出开泵信号后，如在20秒内没有检测到其运行信号则切换到另外一台泵，开启阀门信号发出后，如1分半钟内没有检测到已开到位信号则要关闭该阀门，并停止对应的水泵；减泵时，关闭阀门信号发出1分半钟后，无阀门关到位信号则要强行停止对应的水泵；在此异常情况下，要置位相关报警位，同时解除相应的启动或开命令，并将相关设备设为不可自动控制（含遥控），直至故障消除人为复位后，相关设备方可参与自动控制。

可根据需要，在上位监控机上将每台水泵及对应的出水阀门设置为远程遥控模式，进行遥控。

4.3 三种运行模式参数设置

1）白天模式：格栅按时间间隔运行，运行A11分钟，停止A12分钟，提升泵最多可同时运行三台泵，按水位控制泵启停，控制泵启停的相关参数如表1所示。

2）夜间模式与白天模式类似，只是参数值不同。

3）暴雨模式：关闭进水启闭机，水泵将水位降低到预设参数后，停泵。

4）雨天模式：与白天模式类似，只是参数值不同。系统转换为雨天模式后，开始关闭进水启闭机，进水启闭机完全关闭后，再打开进水启闭机D4秒。

上面每种模式下参数对应的开泵台数是水泵在自动状态下由下位PLC程序开启的，相关参数可在PLC编程时写入，也可通过上位监控机设置。

4.4 泵站PLC控制程序

根据控制要求，PLC自动控制程序由三部分组成：主程序、格栅池部分子程序和污水集水池部分子程序。由于篇幅有限，本文只叙述控制工艺，对程序不进行详解。

5、结论

污水提升泵站除了设备数量有区别外，控制工艺基本没有多少变化，通过此控制要求由PLC实现的控制方式经实践证明，设计合理、运行安全、可靠。本系统除了大大减轻了现场操作人员的工作量外还使得设备可以合理调控。通过和上位机的配合使用还实现了设备远控、参数设置、报表生成等功能，提高了泵站的设备运行效率和管理水平。

参考文献

[1]Allen-Bradley.SLC 500 Systems Selection Guide[Z].2005, 3

[2]Allen-Bradley.SLC!"500 Modular Hardware Style User Manual.[Z]2004, 2

污水泵站控制系统研究 篇8

1 项目介绍

该项目位于山东省烟台市套子湾污水处理厂, 该系统设有一座中央控制总站和三座控制分站, 主站和各个分控站之间以VPN (虚拟专用网络) 网络通讯。总站设在污水处理厂中控室内, 分站分别设在要监控的三个泵站内。操作员在中控室实时监控污水泵站设备运行。

以中控室和一个泵站系统设计为例, 整个系统结构层次如图1所示。

2 VPN在泵站改造中的应用

2.1 VPN简介

VPN虚拟专用网 (Virtual Private Network) 是专用网络在公共网络如Internet上的扩展。VPN通过私有隧道技术在公共网络上仿真一条点到点的专线, 从而达到安全的数据传输目的。

2.2 VPN技术与优势

系统的数据采集网络按无线方式和有线方式分为两大类, 通信媒质通常有表1中的几种供选择。

根据实际需求, 从数据规模、数据密度、带宽要求、运行成本等几方面考虑, VPN在各方面都比较适中, 适应性也最强, 性价比最高。

2.3 VPN网络连接用到的核心设备

根据系统要求, 典型的VPN网关产品需要具有以下性能:

(1) 设备应集成防火墙的功能。

(2) 设备需要有一个开放的架构。

(3) 设备需要提供第三方产品的接口。根据要求, 该项目选用了奥联STAR66和PLC采用西门子CPU315-2DP。

VPN功能:具备IPSec、L2TP/PPTP等VPN功能, 他们可结合使用。允许L2TP PPTP/IPSec ESP透明通过, 支持IPSec NAT穿透。支持客户端或服务器工作模式, 支持动态地址构建VPN隧道, 可实现网关到网关的连接。最多可配置16条VPN隧道, 并发10条

防火墙功能:防火墙策略可以实施到任何一个接口上。能防止入侵, 防止DOS攻击。

业务管理:提供多种类型的业务策略, 实现对局域网中各工作组用户及个人用户上网权限和上网时间的控制。

流量控制:可提供基于CBQ算法的IPQOS功能, 能为指定主机或服务预留带宽、限制最高带宽, 也能实现平均分配带宽, 特别适合语音和数据混合的网络。

管理和监控:提供图形界面和命令行两种诶之和管理方式;可动态监控和管理内网主机的上网行为, 同时发现异常主机;提供标准的SNMP接口和系统日志功能;提供远程管理和监控功能。

2.4 网络带宽租用

由于中控室总站和泵站分站有大量的视频数据要传输, 所以对网络带宽要求比较高。

在本项目中, 污水处理厂中控室线路租用中国电信20M光纤, 独立IP, 中控室和泵站采用VPN通讯方式。下设各个泵站带宽租用中国电信6M光纤, 泵站与厂内中控室采用VPN通讯方式。

目前该项目已于2014年投入使用, 运行良好, 人员配备由原来的6人三班倒变为每三天过去维护一次, 大大节约的人力资源。

3 结束语

中控室总站和泵站分站的通讯系统是整个泵站自动监控系统中的一部分。通过比较各种通讯方案, 采用VPN--虚拟专用网是在各方面都比较适中, 适应性也最强, 性价比最高。

摘要：本文简单介绍了烟台市套子湾污水处理厂泵站无人值守自控项目, 根据污水处理厂中控室和泵站通讯要求, 详细分析了各种通讯方案的优劣, 介绍了VPN技术在泵站无人值守自控设计中的应用。

关键词：VPN通讯,污水泵站,无人值守

参考文献

[1]吴天一, 王思杰.污水泵站无人值守的实现[J].石油化工自动化, 2005, (3) :36-38.

污水泵站控制系统研究 篇9

1 泵站设备的构成与控制要求

结合当期我国对外贸易的发展状况, 我国对外投资的现状主要有以下几个特点:在投资数量上, 流量增速, 但是存量少;在投资流向上, 制造业的比例增大;投资的地理分布上, 亚洲占主要地位;投资主体上, 国企占主要地位;形式上, 跨国并购是主要方式。

1.1 泵站构成

(1) 进水闸门。用来隔断污水与设备, 可阻止污水进水, 主要在设备进行维修和维护使用。 (2) 进水渠道。污水由此流过然后进入集水井, 进水渠道内安装有专门的超声波液位差计用来测量内外液位差。 (3) 除污机。泵站内装有除污机, 此除污机属于钢丝绳牵印式。除污机的主要作用是把一些垃圾和污染物从进水渠道提取出来并加以处理, 防止其进入集水井。在整个泵站中起到重要的作用。 (4) 集水井。集水井内一般装有四台潜水式排污泵, 这四台排污泵不是同时工作的, 通常是三个工作, 一个备用。并且井内装有液位计, 检测集水井的污水的液位, 并且实时的进行监控。 (5) 机器间。处于集水井上方, 这个机器间是用于污水泵进行检修和控制时使用。 (6) 控制室。控制室内主要包括低压进线柜、功率因数补偿柜、污水泵以及一些动力开关。除此之外还有联络柜主要负责信息的传递, 还有控制PLC的柜机。 (7) 变压器房。为了泵站的正常工作, 泵站内的电压必须稳定, 变压器房内提供泵站所需的电压, 一般具有两台变压器。

1.2 控制要求

控制对象是污水泵站, 采用PLC能够对整个污水泵站实现自动化的控制。主要的控制的内容有以下几种。

(1) 通过液位差的检测, 利用除污机进行除污工作, 清除格栅上的污染物。因此, 主要是清理设备的作用。 (2) 通过PLC的控制, 污水泵将泵的各个参数进行自动的投切, 其中包括泵的水位、工作状态、污水的体积、电网的情况等等参数。 (3) 采用CRT的显示屏, 这主要是考虑到能够高效的对整个泵站进行管理, 以及进行故障的报警。同时有利于管理人员对泵站工作进行记录和相应内容的记录和打印。另外CRT的显示屏是彩色的, 这能够更加直观生动的表现泵站的工作情况。 (4) 通过无线或者全天线进行数据传送。为了确保能够实时的进行信息的传送, 以及随时接受控制中心的控制以及调度, 对于整个系统需要采用无线或全天线联系。按照实际的情况决定是使用无线还是全天线。

2 PLC硬件系统

2.1 污水泵站监控系统

污水泵站监控系统如图1所示。污水泵站的主要配置主要包括PLC配置、显示屏配置、电网监控配置。

美国ABB公司的PLC控制系统所包含的配置模块主要有: (1) 中央处理模块即CPU, 包含Control Net接口模块。 (2) 数字量输入模块即DI, 此模块通常有三个。 (3) 数字量输出模块即DO, 此模块通常有两个。 (4) 模拟量输入模块即AI, 此模块由一块。 (5) 通信模块, 此模块用于PLC系统内部的通信和与外界进行数据的通信。

电网监控配置可采用DPM420, 可以用来检测相电压、相电流、功率、频率以及所对应的最大的值。泵站所采用的是双路的进线方式, 因此, 电力仪表采用的是网络电力仪表。所有的接入点与PLC进行连接。

2.2 软件监控的实况

软件监控系统主要是用来实现控制算法、数据的收集和一些通讯控制和一些就地的控制等等。主要的功能模块主要有系统检测模块、格栅除污机的运行以及污水泵的运行。系统检测模块是检测各个部分的工作状态, 如液位差、电网工况、功率等等工作参数。除污机的运行模块主要对除污机进行监控, 控制除污机的工作, 包括开关、排污工作, 也包括对排污的自动控制等等。污水泵的运行主要负责对污水泵的故障报警、检测、启动以及制停等工作。具体在操作台上的运行包括三种方式, 手动、自动和检修方式三种。

2.3 数据处理与人机交互界面

数据的统计包括数据的统计和数据的设置, 数据统计包括运行时间的统计、污水量统计和用电量统计。数据设置包括液位差、液位值和电力参数和污水量设置等等。人机界面体现控制的人性化, 以便对系统进行控制。

3 PLC控制的优点

相较于传统的泵站系统, 利用PLC进行控制有很多的优点。因为PLC控制器通常采用的是最先进和可靠的设备。而且在软件应用上, 通常使用的是最为先进的方法, PLC的应用对于用户控制泵站系统更加的方便, 最大程度的满足了用户的需求。PLC控制的主要优点有以下几个方面。

首先, 利用PLC控制的泵站自动化监控系统容易进行维护。通过PLC控制的系统能够更加直观的进行对系统的实时监控。并且能够随时进行检测, 如果发生故障还能随时进行维修。其次, 利用PLC控制的泵站自动化监控系统操作更加方便。利用PLC控制的泵站在操作上更加直观。因为系统有很多的人性化设计, 设计人机界面, 有利于对整个系统的熟悉和掌握, 容易上手, 对于维护人员来说能更加高效的管理整个系统。最后, 利用PLC控制的泵站自动化监控系统运行更加稳定。由PLC控制的系统抗干扰能力强。污水泵站所处的环境复杂并且恶劣, 这就对泵站的设备提出了很高的要求。如果没有很好的系统进行管理, 整个系统就不能稳定的进行工作, 在PLC的控制下能够保证设备在复杂的工业环境中能够正常稳定的工作。

4 结语

PLC在污水泵站的系统中应用越来越广泛, 污水泵监控系统也逐步的向自动化方式迈进, 靠人工来进行控制的方式也将逐步被淘汰。由PLC控制的污水泵站自动化监控系统还需在工艺、设计和控制等方面逐步的进行改进, 以求的对污水净化达到最大的效率。

参考文献

[1]刘洪斌.PLC在污水泵站自动控制系统中的应用分析[J].机电信息, 2011, 18:141-142.