排污水泵集中監控系統的應用

１概述

某鋼廠厚板部電纜溝隧道內近１００臺排污水泵（以下簡稱“水泵”），目前水泵的工作狀態無法實時進行跟蹤，如排水設施出現異常造成無法排水的情況，有可能要等到水漫到運轉設備才能發現，給現場生產帶來較大的風險；該區域水泵系統投入運行時間已超過１０年，區域內油污嚴重使水泵的浮球開關出現不靈敏，發生過磁翻板液位計接線盒進水現象，而此類設備供電電壓為交流２２０Ｖ，給維護人員檢修工作帶來安全隱患；水泵均采取現場獨立控制的工作方式，一旦出現某一水泵或控制箱發生故障，巡查人員需要一個一個檢查才能找到故障點，造成人力資源的大量浪費。

綜上所述水泵系統為提供生產線正常運行的保障，在整個生產環節中起著不可或缺的作用，所以確保水泵能正常工作尤為重要；因此電纜隧道水泵增設集中控制系統，對保障生產線的正常運行起著至關重要的作用。

２改造方案

２．１改造內容

（１）更新、新增及拆除相關檢測、控制設備（液位開關、水泵控制單元、低壓電器元件、部分控制箱體等）；

（２）所有水泵控制箱、水泵、磁翻板液位計的供電系統涉及的動力、控制電纜全部利舊；

（３）在每個水泵控制箱內各增加一個水泵控制單元，采集液位開關信號，實現水泵的本地及遠程控制并將水泵各狀態信息通過網絡發送給遠程集中監控管理系統；

（４）搭建數據傳輸網絡，新增相關網絡設備及材料（光纜、交換機等）；

（５）對原水泵管理方式進行改進：增設水泵集中在線監測系統及專有的監控軟件來實現水泵的遠程集中監控及管理。

２．２設計概述

本次改造擬采用性價比較高的帶網絡接口的水泵控制單元作為核心部件，通過新建系統網絡，新增遠程監控終端及監控軟件與現有水泵等實現電纜隧道排污集中監控系統。系統結構如圖１所示。

２．２．１采用水泵控制單元的優勢

（１）水泵控制單元替換方便，備件采購周期短，可以降低維護成本。

（２）水泵控制單元具有網絡接口，可以提供現場及遠程控制模式。現場模式：水泵控制單元可以實現現有水泵控制箱所具有的全部功能，如手動操作及自動液位連鎖控制。遠程模式：為系統新增遠程監控功能。在遠程手動時，水泵控制單元通過網絡接收監控終端發來的指令控制水泵啟停，遠程自動時，水泵控制單元根據液位信號自動控制水泵。不管是現場還是遠程模式操作控制單元都會判斷水泵及水坑液位狀態，并將狀態信息反饋給遠程終端，方便操作及維護人員及時了解各水泵及液位狀態。

２．２．２網絡搭建

因現場水泵較多且分布區域廣，各水泵間距離較遠，若采用普通介質進行數據傳輸則無法保證數據的準確及穩定性，故本系統擬采用單模光纖網絡來滿足數據傳輸的實際需求。

２．２．３新增遠程監控終端及監控軟件

客戶端放置在前區和后區的一樓運保值班室，服務器放置在前區和后區的二樓綜合供電辦公室，對項目中所涉及的１２０臺泵以及液位信息進行實時監控及遠程管理，并能保存相當一段時間的報警和故障信息，對現場維護有較大的幫助。

２．３系統方案

２．３．１硬件設備設計選型

（１）液位開關參數要求：１）采用高柔性ＰＶＣ引線具有高抗腐蝕性且長度可以根據現場每個水泵水位深淺進行定制；２）結構簡單合理，性能穩定可靠；３）可與各種水泵配合使用，并廣泛用于給排水及含腐蝕、懸浮物的液位自動控制；４）輸出信號：因考慮到后期檢修上的安全需求，信號輸出均要求為干接點信號；５）本次改造設計為３個浮球為一套的方式，組成高高液位、高液位、低液位開關量信號。

（２）水泵控制單元具體功能及特點：１）控制電源取自動力電源，不需單獨供電；２）支持手動／自動及遠程操作，在自動控制電路板出現故障時，手動模式來保障系統正常運行；３）可遠程監控水位及水泵運行狀態；４）全密封鋁合金外殼，防潮、防銹；５）全新主板設計，支持光纖接口輸出；６）水泵控制箱內含有一個電流互感器檢測水泵電流，當電流過大時（泵電機堵轉），自動停止水泵，并在ＨＭＩ及現場報警顯示；７）結合液位開關對水泵進行控制，具體實現水泵控制功能的定義如下：①低液位：水位正常，水泵停止運行；②高液位：超出正常水位，水泵開始運行且發出報警信號；③高高液位：超出正常水位，水泵開始運行且發出報警信號。

（３）網絡設備：考慮到此項目涉及水泵為整個厚板部，區域面積較大，所以本次進行單模光纜組網的方式，以減小干擾對信號的影響；與之相對應的通信設備選用１００Ｂａｓｅ－ＦＸ　ＳＣ／ＰＣ光纖端口，雙纖單模１　３１０ｎｍ，２０ｋｍ光交換機進行組網。

（４）終端設備：采用服務器加客戶端的方式，便于相關人員及時查看及處理相關問題；目前計劃客戶端放置在前區和后區的一樓運保值班室，服務器放置在前區和后區的二樓綜合供電辦公室。１）工作站的參數要求：①ｉ３－４１５０處理器（雙核，３．５ＧＨｚ，３ＭＢ含ＨＤ顯卡４４００）；②４ＧＢ（２×２ＧＢ）１　６００ＭＨｚ　ＤＤＲ３非－ＥＣＣ；③５００ＧＢ　３．５英寸Ｓｅｒｉａｌ　ＡＴＡ（７　２００ｒｐｍ）硬盤；２）服務器的參數要求：①Ｅ３－１２２６ｖ３（四核，３．３０ＧＨｚ　Ｔｕｒｂｏ，８ＭＢ，含ＨＤ顯卡Ｐ４６００）；②Ｗｉｎｄｏｗｓ?７專業版６４位（簡體中文）；③８ＧＢ（２×４ＧＢ）１　６００ＭＨｚ　ＤＤＲ３ＥＣＣＵＤＩＭＭ內存；④５００ＧＢ　３．５英寸Ｓｅｒｉａｌ　ＡＴＡ（７　２００ｒｐｍ）硬盤。

２．３．２網絡結構設計

因現場區域之大且現場干擾源較大，所以本次設計采用以太網方式，在線路上采用光纜輻射以減少干擾的影響；另外考慮到改造后便于管理，整個區域分為前區和后區進行獨立管理的方式。改造后的詳細網絡結構如圖２所示。

２．３．３軟件設計

（１）水泵控制。水泵控制主要有自動模式和手動模式兩個控制模式。模式可以通過按鈕或者自動模式失效時進行切換。下面將對兩個模式進行簡要介紹。

１）自動模式：①高高或高水位時，水泵自動啟動且報警；②低水位時，水泵自動停止；③可以通過遠程畫面控制水泵啟停。

２）手動模式：①使用控制箱上啟動按鈕啟動；②使用控制箱上停止按鈕停止。水泵控制箱中含有水泵的控制程序，其中包括一些輸入輸出點，下面表１、表２、圖３進行簡要介紹。

（２）監控軟件。監控軟件主要分為以下幾個頁面：監控頁面、報警頁面、歷史頁面、配置頁面等。

１）監控頁面：該頁面主要用于廠區所有水泵及控制箱的實時監控，通過不同的配置，該頁面又可以分為多個分區畫面。在該頁面每個分區畫面都在廠區平面圖的基礎上標示出各個區域的水泵位置點，通過這些位置點的顏色可以很容易看出各個位置的水泵當前的運行概況，比如有無報警、是否正在運行等。鼠標點擊一個位置點，可以查看該位置水泵的詳細狀態，比如水泵運行時間、液位開關信號、手／自動模式等。同時也可以通過相關的按鈕來遠程啟動／停止水泵，手／自動模式切換等。

２）報警頁面：該頁面主要用于顯示當前系統中所有的報警信息，可以通過這些報警信息迅速查找到故障點及故障原因，方便工作人員實時監控及故障排查。

３）歷史頁面：該頁面主要用于記錄所有水泵的相關歷史信息，比如故障發生時間、啟動停止信息等，可用于水泵信息的跟蹤管理，這些歷史信息保存時間超過１年。

４）配置頁面：該頁面主要用于配置水泵控制箱，當新增或者替換水泵控制箱時，只要在這個頁面做一些簡單配置，就可以正常投入使用。

３結語

在電纜隧道排污水泵增設集中監控系統項目實施后，采取集中監控的方式，通過軟件畫面能發現水泵的工作狀態及可以遠程控制水泵的啟停且如果水泵發生故障可以在第一時間內定位此水泵并及時解決故障，從而為設備的安全生產提供保障并大大提高維護人員的工作效率。