安控SCADA系统在内蒙某矿区饮用水供水监测中的应用
- 关键词：电机,恒压供水,pid,流量计
一、系统概述
内蒙某企业虽就在黄河边，但将黄河水直接作为饮用水资源还是存在问题。为解决矿区的该问题，企业在黄河边打了8口深水井作为饮用水的水源井，分别采用5台自耦控制柜和3台变频柜控制深水井泵。井口距中心控制室最远10Km，最近的也有5Km。井口与中心控制室间有铁厂和洗煤厂等大型企业。该企业为合理利用水资源，并实现管控一体化，选定了北京安控科技发展有限公司的ECHO SCADA 系列产品，并最终实现既定目标。
二、技术难点
* 监测点分散。水源井沿河岸零星分布，各井口之间都有很大的距离，是典型的分散式控制系统。
* 自然环境恶劣。地理位置靠近西伯利亚，冬天最低温度为零下30℃，最冷时可达零下40℃；夏季温度较高，最高可达60
* 干扰源多。水源井口有大功率电机和变℃；春秋天风沙大。同时由于在户外做水源井控制器用，还必须考虑防水。频器，这些设备会对现场控制器产生电磁干扰；在井口和中控室间有大型厂矿，对系统的通讯传输也会产生干扰。现场只提供380VAC电源，无接地等保护措施。
* 通讯接口多样化。现场控制器需与变频器通讯－RS485接口，与数传电台通讯－RS232接口，预留调试通讯接口－RS232接口。同时，现场控制器还需根据变频器的控制规约，采集变频器内部数据。实现自耦控制柜和变频柜的遥控起停，并能根据泵出口压力自动PID调节变频器的输出，做到恒压供水。
三、解决方案
ECHO SCADA 系统是一个真正的分布式处理系统。系统网络的每一台计算机是一个独立节点，分别执行分配给它的任务，这种结构的优点就是不会因为任何一个节点的失败而影响其他节点的正常工作。ECHO SCADA 通过客户端/服务器模式进行节点对节点的通讯，使网络上的节点共享数据，实现所有系统数据的同步。本次水源井SCADA系统的需要监控的数据量包括：
* 压力、液位、瞬时流量
* 电机电流、电压、电量参数
* 深水泵的远程控制
* 变频器PID调节
1、使用产品
1) SuperE系列RTU（远程终端单元）。该系列产品具备宽温、抗干扰、方便安装、支持多种通讯方式的特点。具备PID调节、方便用户二次开发也是该系列产品的又一特点。该系列产品安控公司具备完全知识产权。
* 采用先进的32位芯片，嵌入式实时多任务操作系统，运算速度为30MPIS。
* 符合IEC61131-3标准，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五种编程语言。
* 支持不大于30点的I/O信号数据采集、逻辑和过程控制等功能，有多种控制器类型可选，满足用户的不同需求。 A/D、D/A分辨率最高为16位。
* 支持Modbus RTU/ASCII/TCP 、DNP3等通信协议，具有RS232、RS485、Ethernet等通讯接口。
* 支持远程遥控、本地操作，可实时召测采集器数据。
* 12VDC/24VDC供电，低功耗运行，常规运行1.5W。
* 数据掉电保护时间10年，平均无故障时间（MTBF）为100000小时。
* 电源、信号输出输入端均采取隔离保护，并与主控电路隔离。防雷击、防浪涌。
* 看门狗及数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据。
* 工业标准设计，一体化结构，方便现场安装及内部硬件组态。
* 元器件采用优秀的工业级产品，经过严格的测试和筛选。
* 工作温度-40~70ºC，工作湿度5~95%RH，防护等级IP65，适应各种室外恶劣环境。
* ECHO SCADA 组态软件。系统可实现灵活组态，支持多种通讯协议接入。在实现系统要求功能的基础上，用户也可方便地进行维护和二次开发。
2) ECHO SCADA 组态软件。系统可实现灵活组态，支持多种通讯协议接入。在实现系统要求功能的基础上，用户也可方便地进行维护和二次开发。
3) 数传电台。MDS 2710设计用于点到多点的情况，系统数据遥测/SCADA和自动分发、油田自动化、水和污水数据遥测/SCADA以及联机事务处理应用。MDS 2710收发信机具有很强的干扰处理能力，因面能扩展数据发送范围并加强数据发送的可靠性。
2、通讯模式
现场RTU需采集水源井的流量、压力，并对变频控制器进行PID调节。
整个SCADA系统采用星型结构，使用宽温无线数传电台作为传输设备。每井口使用一套SuperE RTU，连接变频器、现场仪表并通过数传电台上传至中心控制室。中央控制室采用主站电台接收数据，在工作站上显示实时监控数据，并根据需求生成相应报表，可根据需求打印输出。
3、系统功能
* 现场控制器实现PID调节，根据泵出口压力自动调节变频器频率，实现恒压供水。
* 现场控制器实现现场防盗。
* 现场控制器具备多个通讯端口，实现电台通讯、变频器通讯，并预留调试接口。
* 现场控制器具备继电器干触点（触电容量为220VAC，5A）输出，以控制启动柜的启停。
* 中控室实现水源井泵的无线遥控、遥测、遥讯，实时显示报警信息。
* 中控室显示水源井的压力、流量、电压、电流，能够遥控自耦柜启停。
* 中控室能够遥控变频器的频率，监视变频器的频率、输出电压、输出电流、输出功率等内部参数。
* 中控室实现了各类报表的生成、输出。
4、应用效果评估
系统实时监测功能，将远端的错误、报警及时传回了中央控制室，使得工作人员能及时发现问题。这样既节省了人工巡检发生的成本，又提高了系统的安全性。该SCADA系统的投入实际应用后，运行稳定，受到用户的一致好评。
四、特别鸣谢
感谢我们的合作伙伴天津优力控公司完成该项目，并为我们提供的该应用方案稿件。