西门子CPU模块6ES7515-2FM02-0AB0型号规格

   系统分为两部分上位机和PLC部分。上位机包括5台工控机、5套上位机开发软件WinCC及一些网络附件。PLC是系统控制中心，它采集现场信号，经CPU处理运算后，接受上位机发出控制指令，通过输出模块输出指令，实现对现场设备控制。5台上位机、5套PLC之间是通过工业以太网通讯的。其系统配置图如图所示。

   锅炉控制系统网络图

     5台上位机、5套PLC之间通过工业以太网实现通讯。1#PLC和1#操作站置于1#锅炉操作室；2#PLC和2#操作站置于2#锅炉操作室；3#PLC和3#操作站置于3#锅炉操作室；4#PLC和4#操作站置于4#锅炉操作室；5#PLC和5#操作站置于5#锅炉操作室。工业以太网通讯有两作用，作用之一是实现公共信号在5台锅炉之间传输；作用之二是实现5台上位机操作站之间互为备用。

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锅炉控制系统现场画面

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锅炉控制系统现场画面

1. 引言
      随着城市经济的快速发展，排水系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作用。污水处理是城市水环境改善的一个极其重要的方面，越来越受到市民、地方政府乃至中央的关注和重视，成为环保产业链上不可或缺的重要环节。十一五期间国家更是斥巨资着力改善环境，促进建设和谐社会。
      目前很多城市的排水系统由于设计年代久远、设备陈旧、技术水平落后等原因，排水系统的建设和管理远远落后于城市经济发展。污水管网缺乏有效的统一调度管理和管理措施，缺乏应付突发事件的快速反应能力等等。

2. 总体介绍

      无锡市排水总公司主要承担全市大部分排水设施的建设、运行和管理。 本系统涉及现有24个有人站、36个无人站和三座污水处理厂，具体如图所示。

      有人泵站的设备主要包括回转式格栅、排污泵、涵闸、**计、液位计、球形一体机和红外对射。
      无人泵站的设备主要包括排污泵、倾倒式闸门、涵闸、粉碎性格栅、回转式格栅、液位计、**计和球形一体机。
      设备控制分为三种模式：手动、自动和远控。手动模式：工作人员通过现场控制柜上的按钮，对设备进行控制。自动模式：水泵根据浮球开关的状态，通过电气回路进行水泵自动起停控制。远控模式：设备通过控制器处理后进行相应控制，这里HMI界面可以通过现场控制柜上的触摸屏画面或控制中心上位组态软件画面。三种控制模式完全独立、互为备用，极大**了整个系统的可靠性和使用性。水泵自动控制又分为：水位控制、浮球控制和时间控制三种模式，这三种模式之间又互相连锁，从而进一步增强了自动控制的可靠性。
整个系统主要包括如下子系统： 
 自动化系统
 生产管理信息系统
 视频监控系统
 安防系统

3. 系统结构
本系统是以计算机为核心构成的分布式控制系统。分为生产管理、数据监控和过程控制三级。
      调度控制中心的主干网络采用冗余的1000Mbps 交换式以太网网络。网络基于客户机/服务机模式构建，网络通讯协议为TCP/IP，外部VPN专线和CDMA专线通过不同的防火墙和路由器接入核心交换机。主信道采用VPN专线接入方式，备用信道选用CDMA无线APN专网，调度控制中心系统采用DNP3协议和现场控制系统进行通信。

 
图1网络拓扑图

4. 系统功能
1) 泵站本地监控功能
      污水泵站控制器采用性能稳定可靠的MOX控制器。通过现场触摸屏可实现就地设备点动和自动启停、数据设定、设备状态数据显示等功能。

2) 控制中心泵站监控功能
      控制中心的监控软件采用MOX 组态软件MOSAIC系统，该系统服务器端基于UNIX平台，采用SOLARIS10操作系统，客户端采用bbbbbbS平台，该系统为在线式监控软件。本自动化系统有独立数据库服务器，运用ORACLE数据库。该数据库完全对外开放，这样可以为第三方系统提供数据，如GIS系统等。
      由于城区泵站众多，因此按照污水泵站的地理位置划分为三个片区：城北片区、芦村片区和太湖新城片区。                                                                      
      控制中心水泵的远程控制主要分为：设备点动控制、浮球控制、水位控制和时间控制四种控制方式。
格栅设备主要分为：设备点动控制、水泵控制和时间控制。
      闸门分为进水闸门、出水闸门和溢流闸门。对于进水闸门和出水闸门出于安全考虑，只有点动控制，而且操作时要求再次确认。溢流闸门主要分为：设备点动控制和水位控制。

 
图2翠园浜泵站工艺监控画面
      同时，在控制中心可以看到各类实时报警和历史报警，对于水位、电流、电压、电能、瞬时**、累计**等可以查看其实时趋势和历史趋势。本系统还设计了丰富的报表功能，通过各个泵站报表可以查看该泵站每天各个时段对应水泵的电压、电流、电能、累计运行次数、累计运行时间以及水位、累计**、泵站总的电能、泵站水泵总运行次数和泵站水泵总运行时间。
      通过总的日报表，可以查看所有污水泵站在选择那天的输送累计水量、高液位、低液位、大液位差、水泵累计耗费电能、水泵累计运行次数、水泵累计运行时间、大电压、大电流、格栅累计运行次数和格栅累计运行时间。也可以查看污水处理厂输送累计水量、高液位、低液位、大液位差。周报表、月报表、季报表和年报表在此就不再累述。

       
图3长广溪泵站工艺监控画面            

 图4日报表                                                                

      通过采集各个污水处理厂相关数据，结合各个污水泵站，从而使整个污水管网组成了一个完整的链路，可以统筹优化，从管理调度上**管网总体输水能力，使整个管网及污水处理厂的运营更加合理、有效、节能。

图5芦村污水处理厂进水泵房监控画面       

 图6芦村污水处理厂城东片管网收集系统树形图

3) 控制中心综合管理功能
      设备管理系统采用MOX 设备管理系统，该系统采用B/S架构。通过该系统，可以完成系统管理、基础定义、点检管理、保养管理、事故管理、维修管理等。

                                                                                 
图7生产管理系统登录画面         

 图8生产管理系统画面
                                     
                          

4) 视频安防系统功能
      对于有围墙的泵站配置红外对射装置和报警警铃组成安防系统。当红外对射装置监测到有人非法闯入的时候，通过警铃警告非法闯入者，并通知相关值班人员。同时通过SCADA系统将非法闯入信号发送到调度中心，调度中心及时通过视频图像了解泵站实际情况。
      控制中心视频系统对各个泵站进行定时录像、移动侦测，快照等，同时现场视频设备对视频进行本地存储，这样更加增加了视频内容的可靠性，便于事故发生后的追忆。

 
图9部分无人站视频画面                

图10控制中心概貌
5) WEB访问功能
      自动化系统支持外部授权用户，通过互联网进入查看系统状态信息和运行情况，特殊授权用户还可以对各类设备进行控制。
      生产管理系统支持互联网访问，便于总公司、各个污水处理厂和管网所共同使用这个平台，便于资源共享、整合和利用。
视频系统支持互联网访问，便于授权用户查看相应泵站的现场情况。
      报表系统支持互联网访问，便于授权用户随时查看各个泵站和污水处理厂相关日报表、周报表和月报表数据。
      强大的带安全保护的WEB访问功能，使我司整套系统不再局限于某个部门，不再完全封闭，类似孤岛，而是一个跨越了时间、地点、部门甚至公司的管控一体化系统，为相关各部门的信息共享、利用和整合提供了可能，极大便利了整个污水管网的管理、调度和维护。                                         

5. 系统运行评价

      本系统已顺利通过验收，基本达到了设计目标，获得了用户好评。整套系统通过美观的图形化人机界面(HMI)监控整个排水系统的实时运行状况；实现了污水泵站的本地和远程优化运行控制；实现了泵站设备台帐及维护等综合管理。整套系统基本实现了优化调度，节能降耗，**故障处理效率等目的。
     系统将通过后期扩展建设，逐步将后面改建和新建泵站纳入本系统。同时，通过进一步的数据挖掘和优化控制的改进，完善整套系统的综合调度管理功能。