GE MDS电台在自来水系统的应用

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一、引言

在自来水控制监控系统(供水管网自动化)中,数据的传输是实现自动化控制的基础,数据传输可以简单地分为有线(包括架设光缆或租用电话专线)和无线(分为建立专用无线数据传输系统或租用2G、3G、4G等公网平台)两种方式。

无论通信的距离远近,架设电线杆、挖掘电缆沟来架设光缆都是比较困难的,而且成本高昂;租用电话专线和2G、3G、4G等公网平台则会连续产生相应的通信费用;而采用无线传输的方式则可以很方便地将数据传输到较远的距离,具有:接收灵敏度高、数据传输实时性好、施工方便,工程造价相对较低、一次投资持续使用、没有运行使用费、适用于恶劣的环境、稳定性好等优点。

自来水厂的取水泵站到净水厂大多都有一定的距离(从几公里到几十公里不等),为了方便管理调度,一般将控制中心设在净水厂,因而要求取水泵站(远端站点)的采集设备能够采集其信号并及时回传至控制中心,同理,控制中心的指令也需要快速传递给远端站点以实现取水泵站的自动控制。这就要求无线通信系统具有传输速率高、轮询时间短、响应时间快等特点。所以,实现取水泵站的自动控制监控必须建立可靠的无线数据传输系统。

二、数传电台的功能及特点

数传电台是数字式无线数据传输电台的简称,它采用数字信号处理、数字调制解调、电子调谐、前向纠错、均衡软判决等技术。而现在国内很大一部分的数传电台都是采用模拟调频发信机加数字MODEM芯片改制而成的。这种电台传输数据存在着可靠性差、性能指标低、误码率高、灵敏度低、无网管等缺点。如果数据传输不回来或控制指令不能下达,系统将无法判断是停电、电源坏、信号差、天线馈线不匹配、温度高还是数据终端(PLC、RTU等)无数据。因此,在要求高速度、高实时性、远距离、高可靠性的自来水控制监控系统中,应当采用本文给出的基于DSP (Digital Signal Processing)等技术的数传电台,美国GE MDS公司SD系列数字电台符合这一要求。

GE MDS SD系列软件无线电台数传电台,是美国GE MDS公司为系统的无故障运行而设计,代表了数传业界的最新水平。它外观和尺寸如下:

图1。 SD数传电台的外观和尺寸

三、系统设计

1.   系统原理

本文的自来水控制监控系统是以无线通信方式来控制各泵房与加压站。而各泵房与加压站泵的启停控制及相关模拟量的采集则由PLC来完成,PLC通过SD数传电台提供的无线链路与控制中心交换数据,控制中心的主机采用工业级计算机,该计算机通过串口连接SD电台,电台的另一端连接天馈系统。如图2所示:

                                  

图2. 系统工作原理示意图

该控制监控系统由两个加压站泵房、两个净水厂泵房与十个加压站组成。水由水库通过输水管送至两个加压站泵房进行加压,再送进两个净水厂进行一系列净水处理,然后经自来水管道送至室内的十个加压站,以保证用水。

控制中心的计算机通过RS232数据接口与SD电台直接相连,然后通过无线的方式与远端各泵房和加压站联系,并通过自订协议对特定的某个泵站实施操控,包括定时采集信号和泵启停控制。远端站点的SD电台则通过RS232接口与PLC相连,PLC再与传感器相连。传感器负责采集各个加压站及其泵房的各种模拟量及引起报警的量值,连同采集的实时值一并通过SD电台发给主站。主站的计算机将这些数据存储在数据库中,以通过调用数据库中的数据进行查询等日常操纵,也可以从数据库中读取数据并画出曲线图显示其工作,同时可以控制各泵的启停。

1。   控制监控系统的功能

(1) 配水泵的控制

PLC根据出水压力和变频器的输出频率对处于自动方式的配水泵进行循环启停控制,循环启停控制的规则是先开先停。

(2) 水源井输水泵的控制

PLC可根据净水池液位及各输水泵的起动水位和停止水位来对处于自动方式的输水泵进行启动和停止操纵。

(3) 出水压力变参数PID调节

该操纵主要是通过采用变参数PID调节方法来对出水压力进行调节。

(4) 出水压力的自动设定

配水管网的压力损失的大小会随着供水量的变化而有所不同,供水量越大,压力损失也越大。为了达到既满足用户对水压稳定的要求,又能实现节能降耗的目标,可以根据出水量、出水压力及各测压点的压力丈量值,采用模糊控制的方法来对出水压力进行自动设定。

(5) 画面显示

在计算机操纵站显示的画面有工艺流程主画面、工艺流程分画面、高低压供电监控画面、设备操纵画面、趋势图、调用菜单画面、报警画面、报表画面、防盗报警画面等。操纵职员通过调用这些画面可以全面地了解水厂的运行情况,并且可以很方便地对设备进行操纵。

(6) 故障诊断与报警处理

在各设备的操纵画面中都会列出其启动条件状态,如上电情况、通信状态、故障状态、就地/远程状态、热继状态等。同时,系统也可记录报警发生时的有关信息,如故障标签名称、报警信息、故障报警时间、确认报警时间等,同时也可对报警信息进行治理。

四、结束语

GE MDS SD数传电台在自来水控制监控系统中扮演着不可或缺的角色,为水厂的安全运行、提高供水质量、节能降耗、优化治理贡献一份力量。随着无线通信技术的迅速发展,无线自动化控制系统相比有线控制系统的各种优点逐步显示,这也预示着今后的无线自动化控制将成为自动化控制的主流。总之,采用无线控制的方式将减少人们组建系统的时间和提高经济效益。

 

 
2019年4月28日 14:42
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