陳君

摘 要 通過對冷卻循環(huán)水系統的分析，結合實際運行經驗，提出由設備運行自動控制系統和電視監(jiān)控系統兩大部分組成的無人值守泵站的設計思路及實現步驟，最后對實現效果進行總結。

關鍵詞 自動控制系統；無人值守；PLC；電視監(jiān)控

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0149-01

循環(huán)冷卻水是工業(yè)生產過程中不可缺少的重要部分，尤其是球團廠這樣熱工設備較多，設備工作環(huán)境溫度很高，設備負荷很重的情況，用循環(huán)冷卻水強制冷卻設備是保證設備正常運行必須條件，循環(huán)冷卻水處理的好壞，水溫的控制，水重復利用情況的好壞，對于降低能耗，降低生產成本，都有重要意義。

我廠循環(huán)冷卻水系統目前由3個水池分別是熱水池、冷水池、生活水池、兩座冷卻塔，一臺加藥機以及三組水泵和水路管道系統組成，工作流程如下。

工作泵從冷水池將冷水打到循環(huán)管路中送給工作現場各個需要冷卻的設備，冷卻水流經設備后通過回水管路返回水泵站，經冷卻塔冷卻后進入水池繼續(xù)冷卻，冷水池與熱水池在池的底部相同，冷水由于比重較大在熱水池的底部流入冷水池，當冷水池的水位較低時，啟動補水泵，將生活水池內的新鮮水補充到冷水池內。

目前的設備運行情況是：操作人員在泵房值守，巡視點檢設備，檢查水池水位，根據水溫情況開1-2個冷卻塔，并根據水池水位情況給水池補水，加藥。這種操作方式下由于水泵運行時噪聲非常大人員的工作環(huán)境差，許多工作人員不愿到現場去檢查設備，但這項工作又要求人員的工作責任心要很強，稍有疏忽，就會出現水池水位過低、循環(huán)水溫高，設備冷卻不好，水泵故障沒有把水打到現場等情況的發(fā)生。

鑒于以上情況我們想通過一系列改造實現全自動無人值守泵站，無人值守泵站由：泵站設備自動控制系統和泵站電視監(jiān)控系統兩個主要部分構成。

1 泵站設備自動控制系統

1.1 控制要求，主要實現功能

在監(jiān)控計算機上實現對所有的控制的參數設定和遠程監(jiān)控；水池液位、水溫、管道水壓、流量等參數和設備運行情況都能在計算機屏幕上動態(tài)顯示。整個控制系統主要可實現如下功能：根據水池水位情況自動啟動補水泵進行補水，當水位達到要求時自動停泵。根據水池水溫情況實現對冷卻塔的自動投運和切停。根據補入新水的流量自動統計計算出加藥量，并自動啟動加藥機加藥。根據水泵泵體溫度和震動情況的實時監(jiān)測自動報警、跳停設備提醒操作人員及時檢修設備。對所有控制和檢測的參數模擬量在上位機實現歷史趨勢存儲、實時數據動態(tài)顯示、打印和報警功能。

1.2 控制系統構成與配置

按照方便可靠，簡單經濟的控制的要求，選用工控計算機作為上位機進行監(jiān)控， 利用 WinCC組態(tài)軟件建立實時操作界面與下位機進行通信。采用西門子的PLC作為下位機進行程序控制，組態(tài)相應的專用模塊實現對各種數據的處理以及與上位機的通訊。

硬件設備配置如下。

在現場增設電磁流量計2臺分別顯示出水和補水流量，所有水泵增加震動和溫度檢測儀表，三個水池都安裝雷達物位計實時監(jiān)測水位。在出水口和回水口安裝水溫檢測熱電阻。

下位機采用西門子公司的300系列PLC，CPU型號為CPU315-2DP，這種型號的CPU性能較突出，位操作和字操作時間分別是0.3 μs和1 μs，反應迅速。同時還內置了128個定時器和64個計數器，使用方便，與其配用的300系列模擬量、開關量及通訊等專業(yè)模塊價格相對經濟，對現場環(huán)境要求不高且皮實耐用。

上位機選用性能穩(wěn)定，可長時間連續(xù)工作的工控機。操作界面用工控組態(tài)軟件WinCC設計，控制程序用Step7軟件編輯。WinCC與STEP7配合時，Step7中定義的變量可以在WinCC中直接使用可提高控制靈敏度和控制精確程度。另外，WinCC中的C語言腳本（Script）及提供的與數據庫之間的接口能增加各種應用功能，能滿足用戶的復雜要求。

上位機與PLC之間通過交換機采用工業(yè)以太網絡通信。整個硬件系統分三層布置，配置如下圖。

1.3 控制程序要求及設計思路

1）控制程序設計成開放式，即在上位機設置參數輸入窗口，工藝控制人員可以根據實際生產情況在上位機上直接設置控制參數，例如水池的水位、冷卻循環(huán)回水溫度、水泵報警保護跳停的震動及溫度控制要求等。后臺的控制程序調用窗口參數，經過數據處理形成控制輸出，實現對現場設備的自動控制。

2）由于我廠水質硬度較高在冷卻溫度設備時容易結垢，一旦管道內的流速較小時容易造成管道的堵塞，軟件中通過兩種方法相結合控制這種情況的發(fā)生，一是根據冷卻出水流量自動控制水泵變頻電機的頻率輸出，保證管道內的流速。二是通過補水流量計算補水量，根據化驗室水質化驗結果加入相對應量的軟化劑。

3）為保障現場重要設備的冷卻效果，原則上不能輕易跳停水泵，水泵監(jiān)控保護控制程序以報警為主，當到達警戒值時在上位監(jiān)控畫面跳出閃爍報警并鳴警鈴。當監(jiān)控參數在30內仍然高于警戒值時，跳停水泵同時啟動備用泵。

2 電視監(jiān)控系統

電視監(jiān)控系統用于監(jiān)控現場泵池內水泵及周邊管道的運行情況，以便在無人值守時及時發(fā)現閥體、管道泄漏、閑雜人員進入工作區(qū)域等情況的發(fā)生。

電視監(jiān)控系統的構成：四臺攝像機安裝在現場分別監(jiān)控四個工作面，攝像機的視頻信號集中進到一臺8口的硬盤錄像機內，要求錄像機硬盤容量可以存儲15天的視頻錄像，同時錄像機具備以太數據輸出口，監(jiān)控信號通過控制系統的交換機一并傳輸給遠方的中央控制室。在中央控制室安裝大屏幕液晶顯示屏實時顯示現場情況。

3 結束語

通過對整個系統的分析，將無人值守泵站分成兩大系統并分別實施不同的方案加以實現，將復雜的控制問題簡單化，易于實現的同時，解決了實際問題。

參考文獻

[1]翁維勤，孫洪程.過程控制系統及工程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2]丁書耕.小型分布式控制系統的設計與實現[J].山東電力技術，1999（4）.endprint

摘 要 通過對冷卻循環(huán)水系統的分析，結合實際運行經驗，提出由設備運行自動控制系統和電視監(jiān)控系統兩大部分組成的無人值守泵站的設計思路及實現步驟，最后對實現效果進行總結。

關鍵詞 自動控制系統；無人值守；PLC；電視監(jiān)控

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0149-01

循環(huán)冷卻水是工業(yè)生產過程中不可缺少的重要部分，尤其是球團廠這樣熱工設備較多，設備工作環(huán)境溫度很高，設備負荷很重的情況，用循環(huán)冷卻水強制冷卻設備是保證設備正常運行必須條件，循環(huán)冷卻水處理的好壞，水溫的控制，水重復利用情況的好壞，對于降低能耗，降低生產成本，都有重要意義。

我廠循環(huán)冷卻水系統目前由3個水池分別是熱水池、冷水池、生活水池、兩座冷卻塔，一臺加藥機以及三組水泵和水路管道系統組成，工作流程如下。

工作泵從冷水池將冷水打到循環(huán)管路中送給工作現場各個需要冷卻的設備，冷卻水流經設備后通過回水管路返回水泵站，經冷卻塔冷卻后進入水池繼續(xù)冷卻，冷水池與熱水池在池的底部相同，冷水由于比重較大在熱水池的底部流入冷水池，當冷水池的水位較低時，啟動補水泵，將生活水池內的新鮮水補充到冷水池內。

目前的設備運行情況是：操作人員在泵房值守，巡視點檢設備，檢查水池水位，根據水溫情況開1-2個冷卻塔，并根據水池水位情況給水池補水，加藥。這種操作方式下由于水泵運行時噪聲非常大人員的工作環(huán)境差，許多工作人員不愿到現場去檢查設備，但這項工作又要求人員的工作責任心要很強，稍有疏忽，就會出現水池水位過低、循環(huán)水溫高，設備冷卻不好，水泵故障沒有把水打到現場等情況的發(fā)生。

鑒于以上情況我們想通過一系列改造實現全自動無人值守泵站，無人值守泵站由：泵站設備自動控制系統和泵站電視監(jiān)控系統兩個主要部分構成。

1 泵站設備自動控制系統

1.1 控制要求，主要實現功能

在監(jiān)控計算機上實現對所有的控制的參數設定和遠程監(jiān)控；水池液位、水溫、管道水壓、流量等參數和設備運行情況都能在計算機屏幕上動態(tài)顯示。整個控制系統主要可實現如下功能：根據水池水位情況自動啟動補水泵進行補水，當水位達到要求時自動停泵。根據水池水溫情況實現對冷卻塔的自動投運和切停。根據補入新水的流量自動統計計算出加藥量，并自動啟動加藥機加藥。根據水泵泵體溫度和震動情況的實時監(jiān)測自動報警、跳停設備提醒操作人員及時檢修設備。對所有控制和檢測的參數模擬量在上位機實現歷史趨勢存儲、實時數據動態(tài)顯示、打印和報警功能。

1.2 控制系統構成與配置

按照方便可靠，簡單經濟的控制的要求，選用工控計算機作為上位機進行監(jiān)控， 利用 WinCC組態(tài)軟件建立實時操作界面與下位機進行通信。采用西門子的PLC作為下位機進行程序控制，組態(tài)相應的專用模塊實現對各種數據的處理以及與上位機的通訊。

硬件設備配置如下。

在現場增設電磁流量計2臺分別顯示出水和補水流量，所有水泵增加震動和溫度檢測儀表，三個水池都安裝雷達物位計實時監(jiān)測水位。在出水口和回水口安裝水溫檢測熱電阻。

下位機采用西門子公司的300系列PLC，CPU型號為CPU315-2DP，這種型號的CPU性能較突出，位操作和字操作時間分別是0.3 μs和1 μs，反應迅速。同時還內置了128個定時器和64個計數器，使用方便，與其配用的300系列模擬量、開關量及通訊等專業(yè)模塊價格相對經濟，對現場環(huán)境要求不高且皮實耐用。

上位機選用性能穩(wěn)定，可長時間連續(xù)工作的工控機。操作界面用工控組態(tài)軟件WinCC設計，控制程序用Step7軟件編輯。WinCC與STEP7配合時，Step7中定義的變量可以在WinCC中直接使用可提高控制靈敏度和控制精確程度。另外，WinCC中的C語言腳本（Script）及提供的與數據庫之間的接口能增加各種應用功能，能滿足用戶的復雜要求。

上位機與PLC之間通過交換機采用工業(yè)以太網絡通信。整個硬件系統分三層布置，配置如下圖。

1.3 控制程序要求及設計思路

1）控制程序設計成開放式，即在上位機設置參數輸入窗口，工藝控制人員可以根據實際生產情況在上位機上直接設置控制參數，例如水池的水位、冷卻循環(huán)回水溫度、水泵報警保護跳停的震動及溫度控制要求等。后臺的控制程序調用窗口參數，經過數據處理形成控制輸出，實現對現場設備的自動控制。

2）由于我廠水質硬度較高在冷卻溫度設備時容易結垢，一旦管道內的流速較小時容易造成管道的堵塞，軟件中通過兩種方法相結合控制這種情況的發(fā)生，一是根據冷卻出水流量自動控制水泵變頻電機的頻率輸出，保證管道內的流速。二是通過補水流量計算補水量，根據化驗室水質化驗結果加入相對應量的軟化劑。

3）為保障現場重要設備的冷卻效果，原則上不能輕易跳停水泵，水泵監(jiān)控保護控制程序以報警為主，當到達警戒值時在上位監(jiān)控畫面跳出閃爍報警并鳴警鈴。當監(jiān)控參數在30內仍然高于警戒值時，跳停水泵同時啟動備用泵。

2 電視監(jiān)控系統

電視監(jiān)控系統用于監(jiān)控現場泵池內水泵及周邊管道的運行情況，以便在無人值守時及時發(fā)現閥體、管道泄漏、閑雜人員進入工作區(qū)域等情況的發(fā)生。

電視監(jiān)控系統的構成：四臺攝像機安裝在現場分別監(jiān)控四個工作面，攝像機的視頻信號集中進到一臺8口的硬盤錄像機內，要求錄像機硬盤容量可以存儲15天的視頻錄像，同時錄像機具備以太數據輸出口，監(jiān)控信號通過控制系統的交換機一并傳輸給遠方的中央控制室。在中央控制室安裝大屏幕液晶顯示屏實時顯示現場情況。

3 結束語

通過對整個系統的分析，將無人值守泵站分成兩大系統并分別實施不同的方案加以實現，將復雜的控制問題簡單化，易于實現的同時，解決了實際問題。

參考文獻

[1]翁維勤，孫洪程.過程控制系統及工程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2]丁書耕.小型分布式控制系統的設計與實現[J].山東電力技術，1999（4）.endprint

摘 要 通過對冷卻循環(huán)水系統的分析，結合實際運行經驗，提出由設備運行自動控制系統和電視監(jiān)控系統兩大部分組成的無人值守泵站的設計思路及實現步驟，最后對實現效果進行總結。

關鍵詞 自動控制系統；無人值守；PLC；電視監(jiān)控

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0149-01

循環(huán)冷卻水是工業(yè)生產過程中不可缺少的重要部分，尤其是球團廠這樣熱工設備較多，設備工作環(huán)境溫度很高，設備負荷很重的情況，用循環(huán)冷卻水強制冷卻設備是保證設備正常運行必須條件，循環(huán)冷卻水處理的好壞，水溫的控制，水重復利用情況的好壞，對于降低能耗，降低生產成本，都有重要意義。

我廠循環(huán)冷卻水系統目前由3個水池分別是熱水池、冷水池、生活水池、兩座冷卻塔，一臺加藥機以及三組水泵和水路管道系統組成，工作流程如下。

工作泵從冷水池將冷水打到循環(huán)管路中送給工作現場各個需要冷卻的設備，冷卻水流經設備后通過回水管路返回水泵站，經冷卻塔冷卻后進入水池繼續(xù)冷卻，冷水池與熱水池在池的底部相同，冷水由于比重較大在熱水池的底部流入冷水池，當冷水池的水位較低時，啟動補水泵，將生活水池內的新鮮水補充到冷水池內。

目前的設備運行情況是：操作人員在泵房值守，巡視點檢設備，檢查水池水位，根據水溫情況開1-2個冷卻塔，并根據水池水位情況給水池補水，加藥。這種操作方式下由于水泵運行時噪聲非常大人員的工作環(huán)境差，許多工作人員不愿到現場去檢查設備，但這項工作又要求人員的工作責任心要很強，稍有疏忽，就會出現水池水位過低、循環(huán)水溫高，設備冷卻不好，水泵故障沒有把水打到現場等情況的發(fā)生。

鑒于以上情況我們想通過一系列改造實現全自動無人值守泵站，無人值守泵站由：泵站設備自動控制系統和泵站電視監(jiān)控系統兩個主要部分構成。

1 泵站設備自動控制系統

1.1 控制要求，主要實現功能

在監(jiān)控計算機上實現對所有的控制的參數設定和遠程監(jiān)控；水池液位、水溫、管道水壓、流量等參數和設備運行情況都能在計算機屏幕上動態(tài)顯示。整個控制系統主要可實現如下功能：根據水池水位情況自動啟動補水泵進行補水，當水位達到要求時自動停泵。根據水池水溫情況實現對冷卻塔的自動投運和切停。根據補入新水的流量自動統計計算出加藥量，并自動啟動加藥機加藥。根據水泵泵體溫度和震動情況的實時監(jiān)測自動報警、跳停設備提醒操作人員及時檢修設備。對所有控制和檢測的參數模擬量在上位機實現歷史趨勢存儲、實時數據動態(tài)顯示、打印和報警功能。

1.2 控制系統構成與配置

按照方便可靠，簡單經濟的控制的要求，選用工控計算機作為上位機進行監(jiān)控， 利用 WinCC組態(tài)軟件建立實時操作界面與下位機進行通信。采用西門子的PLC作為下位機進行程序控制，組態(tài)相應的專用模塊實現對各種數據的處理以及與上位機的通訊。

硬件設備配置如下。

在現場增設電磁流量計2臺分別顯示出水和補水流量，所有水泵增加震動和溫度檢測儀表，三個水池都安裝雷達物位計實時監(jiān)測水位。在出水口和回水口安裝水溫檢測熱電阻。

下位機采用西門子公司的300系列PLC，CPU型號為CPU315-2DP，這種型號的CPU性能較突出，位操作和字操作時間分別是0.3 μs和1 μs，反應迅速。同時還內置了128個定時器和64個計數器，使用方便，與其配用的300系列模擬量、開關量及通訊等專業(yè)模塊價格相對經濟，對現場環(huán)境要求不高且皮實耐用。

上位機選用性能穩(wěn)定，可長時間連續(xù)工作的工控機。操作界面用工控組態(tài)軟件WinCC設計，控制程序用Step7軟件編輯。WinCC與STEP7配合時，Step7中定義的變量可以在WinCC中直接使用可提高控制靈敏度和控制精確程度。另外，WinCC中的C語言腳本（Script）及提供的與數據庫之間的接口能增加各種應用功能，能滿足用戶的復雜要求。

上位機與PLC之間通過交換機采用工業(yè)以太網絡通信。整個硬件系統分三層布置，配置如下圖。

1.3 控制程序要求及設計思路

1）控制程序設計成開放式，即在上位機設置參數輸入窗口，工藝控制人員可以根據實際生產情況在上位機上直接設置控制參數，例如水池的水位、冷卻循環(huán)回水溫度、水泵報警保護跳停的震動及溫度控制要求等。后臺的控制程序調用窗口參數，經過數據處理形成控制輸出，實現對現場設備的自動控制。

2）由于我廠水質硬度較高在冷卻溫度設備時容易結垢，一旦管道內的流速較小時容易造成管道的堵塞，軟件中通過兩種方法相結合控制這種情況的發(fā)生，一是根據冷卻出水流量自動控制水泵變頻電機的頻率輸出，保證管道內的流速。二是通過補水流量計算補水量，根據化驗室水質化驗結果加入相對應量的軟化劑。

3）為保障現場重要設備的冷卻效果，原則上不能輕易跳停水泵，水泵監(jiān)控保護控制程序以報警為主，當到達警戒值時在上位監(jiān)控畫面跳出閃爍報警并鳴警鈴。當監(jiān)控參數在30內仍然高于警戒值時，跳停水泵同時啟動備用泵。

2 電視監(jiān)控系統

電視監(jiān)控系統用于監(jiān)控現場泵池內水泵及周邊管道的運行情況，以便在無人值守時及時發(fā)現閥體、管道泄漏、閑雜人員進入工作區(qū)域等情況的發(fā)生。

電視監(jiān)控系統的構成：四臺攝像機安裝在現場分別監(jiān)控四個工作面，攝像機的視頻信號集中進到一臺8口的硬盤錄像機內，要求錄像機硬盤容量可以存儲15天的視頻錄像，同時錄像機具備以太數據輸出口，監(jiān)控信號通過控制系統的交換機一并傳輸給遠方的中央控制室。在中央控制室安裝大屏幕液晶顯示屏實時顯示現場情況。

3 結束語

通過對整個系統的分析，將無人值守泵站分成兩大系統并分別實施不同的方案加以實現，將復雜的控制問題簡單化，易于實現的同時，解決了實際問題。

參考文獻

[1]翁維勤，孫洪程.過程控制系統及工程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2]丁書耕.小型分布式控制系統的設計與實現[J].山東電力技術，1999（4）.endprint