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    GE MDS電臺在自來水系統的應用

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    一、引言

    在自來水控制監控系統(供水管網自動化)中,數據的傳輸是實現自動化控制的基礎,數據傳輸可以簡單地分為有線(包括架設光纜或租用電話專線)和無線(分為建立專用無線數據傳輸系統或租用2G、3G、4G等公網平臺)兩種方式。

    無論通信的距離遠近,架設電線桿、挖掘電纜溝來架設光纜都是比較困難的,而且成本高昂;租用電話專線和2G、3G、4G等公網平臺則會連續產生相應的通信費用;而采用無線傳輸的方式則可以很方便地將數據傳輸到較遠的距離,具有:接收靈敏度高、數據傳輸實時性好、施工方便,工程造價相對較低、一次投資持續使用、沒有運行使用費、適用于惡劣的環境、穩定性好等優點。

    自來水廠的取水泵站到凈水廠大多都有一定的距離(從幾公里到幾十公里不等),為了方便管理調度,一般將控制中心設在凈水廠,因而要求取水泵站(遠端站點)的采集設備能夠采集其信號并及時回傳至控制中心,同理,控制中心的指令也需要快速傳遞給遠端站點以實現取水泵站的自動控制。這就要求無線通信系統具有傳輸速率高、輪詢時間短、響應時間快等特點。所以,實現取水泵站的自動控制監控必須建立可靠的無線數據傳輸系統。

    二、數傳電臺的功能及特點

    數傳電臺是數字式無線數據傳輸電臺的簡稱,它采用數字信號處理、數字調制解調、電子調諧、前向糾錯、均衡軟判決等技術。而現在國內很大一部分的數傳電臺都是采用模擬調頻發信機加數字MODEM芯片改制而成的。這種電臺傳輸數據存在著可靠性差、性能指標低、誤碼率高、靈敏度低、無網管等缺點。如果數據傳輸不回來或控制指令不能下達,系統將無法判斷是停電、電源壞、信號差、天線饋線不匹配、溫度高還是數據終端(PLC、RTU等)無數據。因此,在要求高速度、高實時性、遠距離、高可靠性的自來水控制監控系統中,應當采用本文給出的基于DSP (Digital Signal Processing)等技術的數傳電臺,美國GE MDS公司SD系列數字電臺符合這一要求。

    GE MDS SD系列軟件無線電臺數傳電臺,是美國GE MDS公司為系統的無故障運行而設計,代表了數傳業界的最新水平。它外觀和尺寸如下:

    圖1. SD數傳電臺的外觀和尺寸

    三、系統設計

    1.   系統原理

    本文的自來水控制監控系統是以無線通信方式來控制各泵房與加壓站。而各泵房與加壓站泵的啟??刂萍跋嚓P模擬量的采集則由PLC來完成,PLC通過SD數傳電臺提供的無線鏈路與控制中心交換數據,控制中心的主機采用工業級計算機,該計算機通過串口連接SD電臺,電臺的另一端連接天饋系統。如圖2所示:

                                      

    圖2. 系統工作原理示意圖

    該控制監控系統由兩個加壓站泵房、兩個凈水廠泵房與十個加壓站組成。水由水庫通過輸水管送至兩個加壓站泵房進行加壓,再送進兩個凈水廠進行一系列凈水處理,然后經自來水管道送至室內的十個加壓站,以保證用水。

    控制中心的計算機通過RS232數據接口與SD電臺直接相連,然后通過無線的方式與遠端各泵房和加壓站聯系,并通過自訂協議對特定的某個泵站實施操控,包括定時采集信號和泵啟??刂?。遠端站點的SD電臺則通過RS232接口與PLC相連,PLC再與傳感器相連。傳感器負責采集各個加壓站及其泵房的各種模擬量及引起報警的量值,連同采集的實時值一并通過SD電臺發給主站。主站的計算機將這些數據存儲在數據庫中,以通過調用數據庫中的數據進行查詢等日常操縱,也可以從數據庫中讀取數據并畫出曲線圖顯示其工作,同時可以控制各泵的啟停。

    1.   控制監控系統的功能

    (1) 配水泵的控制

    PLC根據出水壓力和變頻器的輸出頻率對處于自動方式的配水泵進行循環啟??刂?,循環啟??刂频囊巹t是先開先停。

    (2) 水源井輸水泵的控制

    PLC可根據凈水池液位及各輸水泵的起動水位和停止水位來對處于自動方式的輸水泵進行啟動和停止操縱。

    (3) 出水壓力變參數PID調節

    該操縱主要是通過采用變參數PID調節方法來對出水壓力進行調節。

    (4) 出水壓力的自動設定

    配水管網的壓力損失的大小會隨著供水量的變化而有所不同,供水量越大,壓力損失也越大。為了達到既滿足用戶對水壓穩定的要求,又能實現節能降耗的目標,可以根據出水量、出水壓力及各測壓點的壓力丈量值,采用模糊控制的方法來對出水壓力進行自動設定。

    (5) 畫面顯示

    在計算機操縱站顯示的畫面有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、高低壓供電監控畫面、設備操縱畫面、趨勢圖、調用菜單畫面、報警畫面、報表畫面、防盜報警畫面等。操縱職員通過調用這些畫面可以全面地了解水廠的運行情況,并且可以很方便地對設備進行操縱。

    (6) 故障診斷與報警處理

    在各設備的操縱畫面中都會列出其啟動條件狀態,如上電情況、通信狀態、故障狀態、就地/遠程狀態、熱繼狀態等。同時,系統也可記錄報警發生時的有關信息,如故障標簽名稱、報警信息、故障報警時間、確認報警時間等,同時也可對報警信息進行治理。

    四、結束語

    GE MDS SD數傳電臺在自來水控制監控系統中扮演著不可或缺的角色,為水廠的安全運行、提高供水質量、節能降耗、優化治理貢獻一份力量。隨著無線通信技術的迅速發展,無線自動化控制系統相比有線控制系統的各種優點逐步顯示,這也預示著今后的無線自動化控制將成為自動化控制的主流??傊?,采用無線控制的方式將減少人們組建系統的時間和提高經濟效益。

     

     
    2019年4月28日 14:42
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