排污水泵集中监控系统的应用

１概述

某钢厂厚板部电缆沟隧道内近１００台排污水泵（以下简称“水泵”），目前水泵的工作状态无法实时进行跟踪，如排水设施出现异常造成无法排水的情况，有可能要等到水漫到运转设备才能发现，给现场生产带来较大的风险；该区域水泵系统投入运行时间已超过１０年，区域内油污严重使水泵的浮球开关出现不灵敏，发生过磁翻板液位计接线盒进水现象，而此类设备供电电压为交流２２０Ｖ，给维护人员检修工作带来安全隐患；水泵均采取现场独立控制的工作方式，一旦出现某一水泵或控制箱发生故障，巡查人员需要一个一个检查才能找到故障点，造成人力资源的大量浪费。

综上所述水泵系统为提供生产线正常运行的保障，在整个生产环节中起着不可或缺的作用，所以确保水泵能正常工作尤为重要；因此电缆隧道水泵增设集中控制系统，对保障生产线的正常运行起着至关重要的作用。

２改造方案

２．１改造内容

（１）更新、新增及拆除相关检测、控制设备（液位开关、水泵控制单元、低压电器元件、部分控制箱体等）；

（２）所有水泵控制箱、水泵、磁翻板液位计的供电系统涉及的动力、控制电缆全部利旧；

（３）在每个水泵控制箱内各增加一个水泵控制单元，采集液位开关信号，实现水泵的本地及远程控制并将水泵各状态信息通过网络发送给远程集中监控管理系统；

（４）搭建数据传输网络，新增相关网络设备及材料（光缆、交换机等）；

（５）对原水泵管理方式进行改进：增设水泵集中在线监测系统及专有的监控软件来实现水泵的远程集中监控及管理。

２．２设计概述

本次改造拟采用性价比较高的带网络接口的水泵控制单元作为核心部件，通过新建系统网络，新增远程监控终端及监控软件与现有水泵等实现电缆隧道排污集中监控系统。系统结构如图１所示。

２．２．１采用水泵控制单元的优势

（１）水泵控制单元替换方便，备件采购周期短，可以降低维护成本。

（２）水泵控制单元具有网络接口，可以提供现场及远程控制模式。现场模式：水泵控制单元可以实现现有水泵控制箱所具有的全部功能，如手动操作及自动液位连锁控制。远程模式：为系统新增远程监控功能。在远程手动时，水泵控制单元通过网络接收监控终端发来的指令控制水泵启停，远程自动时，水泵控制单元根据液位信号自动控制水泵。不管是现场还是远程模式操作控制单元都会判断水泵及水坑液位状态，并将状态信息反馈给远程终端，方便操作及维护人员及时了解各水泵及液位状态。

２．２．２网络搭建

因现场水泵较多且分布区域广，各水泵间距离较远，若采用普通介质进行数据传输则无法保证数据的准确及稳定性，故本系统拟采用单模光纤网络来满足数据传输的实际需求。

２．２．３新增远程监控终端及监控软件

客户端放置在前区和后区的一楼运保值班室，服务器放置在前区和后区的二楼综合供电办公室，对项目中所涉及的１２０台泵以及液位信息进行实时监控及远程管理，并能保存相当一段时间的报警和故障信息，对现场维护有较大的帮助。

２．３系统方案

２．３．１硬件设备设计选型

（１）液位开关参数要求：１）采用高柔性ＰＶＣ引线具有高抗腐蚀性且长度可以根据现场每个水泵水位深浅进行定制；２）结构简单合理，性能稳定可靠；３）可与各种水泵配合使用，并广泛用于给排水及含腐蚀、悬浮物的液位自动控制；４）输出信号：因考虑到后期检修上的安全需求，信号输出均要求为干接点信号；５）本次改造设计为３个浮球为一套的方式，组成高高液位、高液位、低液位开关量信号。

（２）水泵控制单元具体功能及特点：１）控制电源取自动力电源，不需单独供电；２）支持手动／自动及远程操作，在自动控制电路板出现故障时，手动模式来保障系统正常运行；３）可远程监控水位及水泵运行状态；４）全密封铝合金外壳，防潮、防锈；５）全新主板设计，支持光纤接口输出；６）水泵控制箱内含有一个电流互感器检测水泵电流，当电流过大时（泵电机堵转），自动停止水泵，并在ＨＭＩ及现场报警显示；７）结合液位开关对水泵进行控制，具体实现水泵控制功能的定义如下：①低液位：水位正常，水泵停止运行；②高液位：超出正常水位，水泵开始运行且发出报警信号；③高高液位：超出正常水位，水泵开始运行且发出报警信号。

（３）网络设备：考虑到此项目涉及水泵为整个厚板部，区域面积较大，所以本次进行单模光缆组网的方式，以减小干扰对信号的影响；与之相对应的通信设备选用１００Ｂａｓｅ－ＦＸ　ＳＣ／ＰＣ光纤端口，双纤单模１　３１０ｎｍ，２０ｋｍ光交换机进行组网。

（４）终端设备：采用服务器加客户端的方式，便于相关人员及时查看及处理相关问题；目前计划客户端放置在前区和后区的一楼运保值班室，服务器放置在前区和后区的二楼综合供电办公室。１）工作站的参数要求：①ｉ３－４１５０处理器（双核，３．５ＧＨｚ，３ＭＢ含ＨＤ显卡４４００）；②４ＧＢ（２×２ＧＢ）１　６００ＭＨｚ　ＤＤＲ３非－ＥＣＣ；③５００ＧＢ　３．５英寸Ｓｅｒｉａｌ　ＡＴＡ（７　２００ｒｐｍ）硬盘；２）服务器的参数要求：①Ｅ３－１２２６ｖ３（四核，３．３０ＧＨｚ　Ｔｕｒｂｏ，８ＭＢ，含ＨＤ显卡Ｐ４６００）；②Ｗｉｎｄｏｗｓ?７专业版６４位（简体中文）；③８ＧＢ（２×４ＧＢ）１　６００ＭＨｚ　ＤＤＲ３ＥＣＣＵＤＩＭＭ内存；④５００ＧＢ　３．５英寸Ｓｅｒｉａｌ　ＡＴＡ（７　２００ｒｐｍ）硬盘。

２．３．２网络结构设计

因现场区域之大且现场干扰源较大，所以本次设计采用以太网方式，在线路上采用光缆辐射以减少干扰的影响；另外考虑到改造后便于管理，整个区域分为前区和后区进行独立管理的方式。改造后的详细网络结构如图２所示。

２．３．３软件设计

（１）水泵控制。水泵控制主要有自动模式和手动模式两个控制模式。模式可以通过按钮或者自动模式失效时进行切换。下面将对两个模式进行简要介绍。

１）自动模式：①高高或高水位时，水泵自动启动且报警；②低水位时，水泵自动停止；③可以通过远程画面控制水泵启停。

２）手动模式：①使用控制箱上启动按钮启动；②使用控制箱上停止按钮停止。水泵控制箱中含有水泵的控制程序，其中包括一些输入输出点，下面表１、表２、图３进行简要介绍。

（２）监控软件。监控软件主要分为以下几个页面：监控页面、报警页面、历史页面、配置页面等。

１）监控页面：该页面主要用于厂区所有水泵及控制箱的实时监控，通过不同的配置，该页面又可以分为多个分区画面。在该页面每个分区画面都在厂区平面图的基础上标示出各个区域的水泵位置点，通过这些位置点的颜色可以很容易看出各个位置的水泵当前的运行概况，比如有无报警、是否正在运行等。鼠标点击一个位置点，可以查看该位置水泵的详细状态，比如水泵运行时间、液位开关信号、手／自动模式等。同时也可以通过相关的按钮来远程启动／停止水泵，手／自动模式切换等。

２）报警页面：该页面主要用于显示当前系统中所有的报警信息，可以通过这些报警信息迅速查找到故障点及故障原因，方便工作人员实时监控及故障排查。

３）历史页面：该页面主要用于记录所有水泵的相关历史信息，比如故障发生时间、启动停止信息等，可用于水泵信息的跟踪管理，这些历史信息保存时间超过１年。

４）配置页面：该页面主要用于配置水泵控制箱，当新增或者替换水泵控制箱时，只要在这个页面做一些简单配置，就可以正常投入使用。

３结语

在电缆隧道排污水泵增设集中监控系统项目实施后，采取集中监控的方式，通过软件画面能发现水泵的工作状态及可以远程控制水泵的启停且如果水泵发生故障可以在第一时间内定位此水泵并及时解决故障，从而为设备的安全生产提供保障并大大提高维护人员的工作效率。