１概述

某鋼廠厚板部電纜溝隧道內(nèi)近１００臺排污水泵（以下簡稱“水泵”），目前水泵的工作狀態(tài)無法實(shí)時(shí)進(jìn)行跟蹤，如排水設(shè)施出現(xiàn)異常造成無法排水的情況，有可能要等到水漫到運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備才能發(fā)現(xiàn)，給現(xiàn)場生產(chǎn)帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)；該區(qū)域水泵系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)間已超過１０年，區(qū)域內(nèi)油污嚴(yán)重使水泵的浮球開關(guān)出現(xiàn)不靈敏，發(fā)生過磁翻板液位計(jì)接線盒進(jìn)水現(xiàn)象，而此類設(shè)備供電電壓為交流２２０Ｖ，給維護(hù)人員檢修工作帶來安全隱患；水泵均采取現(xiàn)場獨(dú)立控制的工作方式，一旦出現(xiàn)某一水泵或控制箱發(fā)生故障，巡查人員需要一個(gè)一個(gè)檢查才能找到故障點(diǎn)，造成人力資源的大量浪費(fèi)。

綜上所述水泵系統(tǒng)為提供生產(chǎn)線正常運(yùn)行的保障，在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(shè)集中控制系統(tǒng)，對保障生產(chǎn)線的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

２改造方案

２．１改造內(nèi)容

（１）更新、新增及拆除相關(guān)檢測、控制設(shè)備（液位開關(guān)、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(jì)的供電系統(tǒng)涉及的動力、控制電纜全部利舊；

（３）在每個(gè)水泵控制箱內(nèi)各增加一個(gè)水泵控制單元，采集液位開關(guān)信號，實(shí)現(xiàn)水泵的本地及遠(yuǎn)程控制并將水泵各狀態(tài)信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理系統(tǒng)；

（４）搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，新增相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及材料（光纜、交換機(jī)等）；

（５）對原水泵管理方式進(jìn)行改進(jìn)：增設(shè)水泵集中在線監(jiān)測系統(tǒng)及專有的監(jiān)控軟件來實(shí)現(xiàn)水泵的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控及管理。

２．２設(shè)計(jì)概述

本次改造擬采用性價(jià)比較高的帶網(wǎng)絡(luò)接口的水泵控制單元作為核心部件，通過新建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，新增遠(yuǎn)程監(jiān)控終端及監(jiān)控軟件與現(xiàn)有水泵等實(shí)現(xiàn)電纜隧道排污集中監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖１所示。

２．２．１采用水泵控制單元的優(yōu)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(hù)成本。

（２）水泵控制單元具有網(wǎng)絡(luò)接口，可以提供現(xiàn)場及遠(yuǎn)程控制模式?，F(xiàn)場模式：水泵控制單元可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)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(yuǎn)程模式：為系統(tǒng)新增遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。在遠(yuǎn)程手動時(shí)，水泵控制單元通過網(wǎng)絡(luò)接收監(jiān)控終端發(fā)來的指令控制水泵啟停，遠(yuǎn)程自動時(shí)，水泵控制單元根據(jù)液位信號自動控制水泵。不管是現(xiàn)場還是遠(yuǎn)程模式操作控制單元都會判斷水泵及水坑液位狀態(tài)，并將狀態(tài)信息反饋給遠(yuǎn)程終端，方便操作及維護(hù)人員及時(shí)了解各水泵及液位狀態(tài)。

２．２．２網(wǎng)絡(luò)搭建

因現(xiàn)場水泵較多且分布區(qū)域廣，各水泵間距離較遠(yuǎn)，若采用普通介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸則無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確及穩(wěn)定性，故本系統(tǒng)擬采用單模光纖網(wǎng)絡(luò)來滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際需求。

２．２．３新增遠(yuǎn)程監(jiān)控終端及監(jiān)控軟件

客戶端放置在前區(qū)和后區(qū)的一樓運(yùn)保值班室，服務(wù)器放置在前區(qū)和后區(qū)的二樓綜合供電辦公室，對項(xiàng)目中所涉及的１２０臺泵以及液位信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及遠(yuǎn)程管理，并能保存相當(dāng)一段時(shí)間的報(bào)警和故障信息，對現(xiàn)場維護(hù)有較大的幫助。

２．３系統(tǒng)方案

２．３．１硬件設(shè)備設(shè)計(jì)選型

（１）液位開關(guān)參數(shù)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(jù)現(xiàn)場每個(gè)水泵水位深淺進(jìn)行定制；２）結(jié)構(gòu)簡單合理，性能穩(wěn)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(diǎn)信號；５）本次改造設(shè)計(jì)為３個(gè)浮球?yàn)橐惶椎姆绞?，組成高高液位、高液位、低液位開關(guān)量信號。

（２）水泵控制單元具體功能及特點(diǎn)：１）控制電源取自動力電源，不需單獨(dú)供電；２）支持手動／自動及遠(yuǎn)程操作，在自動控制電路板出現(xiàn)故障時(shí)，手動模式來保障系統(tǒng)正常運(yùn)行；３）可遠(yuǎn)程監(jiān)控水位及水泵運(yùn)行狀態(tài)；４）全密封鋁合金外殼，防潮、防銹；５）全新主板設(shè)計(jì)，支持光纖接口輸出；６）水泵控制箱內(nèi)含有一個(gè)電流互感器檢測水泵電流，當(dāng)電流過大時(shí)（泵電機(jī)堵轉(zhuǎn)），自動停止水泵，并在ＨＭＩ及現(xiàn)場報(bào)警顯示；７）結(jié)合液位開關(guān)對水泵進(jìn)行控制，具體實(shí)現(xiàn)水泵控制功能的定義如下：①低液位：水位正常，水泵停止運(yùn)行；②高液位：超出正常水位，水泵開始運(yùn)行且發(fā)出報(bào)警信號；③高高液位：超出正常水位，水泵開始運(yùn)行且發(fā)出報(bào)警信號。

（３）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：考慮到此項(xiàng)目涉及水泵為整個(gè)厚板部，區(qū)域面積較大，所以本次進(jìn)行單模光纜組網(wǎng)的方式，以減小干擾對信號的影響；與之相對應(yīng)的通信設(shè)備選用１００Ｂａｓｅ－ＦＸ?。樱茫校霉饫w端口，雙纖單模１?。常保埃睿?，２０ｋｍ光交換機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)。

（４）終端設(shè)備：采用服務(wù)器加客戶端的方式，便于相關(guān)人員及時(shí)查看及處理相關(guān)問題；目前計(jì)劃客戶端放置在前區(qū)和后區(qū)的一樓運(yùn)保值班室，服務(wù)器放置在前區(qū)和后區(qū)的二樓綜合供電辦公室。１）工作站的參數(shù)要求：①ｉ３－４１５０處理器（雙核，３．５ＧＨｚ，３ＭＢ含ＨＤ顯卡４４００）；②４ＧＢ（２×２ＧＢ）１?。叮埃埃停龋。模模遥撤牵牛茫?；③５００ＧＢ?。常涤⒋纾樱澹颍椋幔臁。粒裕粒ǎ贰。玻埃埃颍穑恚┯脖P；２）服務(wù)器的參數(shù)要求：①Ｅ３－１２２６ｖ３（四核，３．３０ＧＨｚ　Ｔｕｒｂｏ，８ＭＢ，含ＨＤ顯卡Ｐ４６００）；②Ｗｉｎｄｏｗｓ?７專業(yè)版６４位（簡體中文）；③８ＧＢ（２×４ＧＢ）１?。叮埃埃停龋。模模遥常牛茫茫眨模桑停蛢?nèi)存；④５００ＧＢ　３．５英寸Ｓｅｒｉａｌ?。粒裕粒ǎ贰。玻埃埃颍穑恚┯脖P。

２．３．２網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

因現(xiàn)場區(qū)域之大且現(xiàn)場干擾源較大，所以本次設(shè)計(jì)采用以太網(wǎng)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(gè)區(qū)域分為前區(qū)和后區(qū)進(jìn)行獨(dú)立管理的方式。改造后的詳細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖２所示。

２．３．３軟件設(shè)計(jì)

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

１）自動模式：①高高或高水位時(shí)，水泵自動啟動且報(bào)警；②低水位時(shí)，水泵自動停止；③可以通過遠(yuǎn)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(diǎn)，下面表１、表２、圖３進(jìn)行簡要介紹。

（２）監(jiān)控軟件。監(jiān)控軟件主要分為以下幾個(gè)頁面：監(jiān)控頁面、報(bào)警頁面、歷史頁面、配置頁面等。

１）監(jiān)控頁面：該頁面主要用于廠區(qū)所有水泵及控制箱的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過不同的配置，該頁面又可以分為多個(gè)分區(qū)畫面。在該頁面每個(gè)分區(qū)畫面都在廠區(qū)平面圖的基礎(chǔ)上標(biāo)示出各個(gè)區(qū)域的水泵位置點(diǎn)，通過這些位置點(diǎn)的顏色可以很容易看出各個(gè)位置的水泵當(dāng)前的運(yùn)行概況，比如有無報(bào)警、是否正在運(yùn)行等。鼠標(biāo)點(diǎn)擊一個(gè)位置點(diǎn)，可以查看該位置水泵的詳細(xì)狀態(tài)，比如水泵運(yùn)行時(shí)間、液位開關(guān)信號、手／自動模式等。同時(shí)也可以通過相關(guān)的按鈕來遠(yuǎn)程啟動／停止水泵，手／自動模式切換等。

２）報(bào)警頁面：該頁面主要用于顯示當(dāng)前系統(tǒng)中所有的報(bào)警信息，可以通過這些報(bào)警信息迅速查找到故障點(diǎn)及故障原因，方便工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)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(guān)歷史信息，比如故障發(fā)生時(shí)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(shí)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(dāng)新增或者替換水泵控制箱時(shí)，只要在這個(gè)頁面做一些簡單配置，就可以正常投入使用。

３結(jié)語

在電纜隧道排污水泵增設(shè)集中監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施后，采取集中監(jiān)控的方式，通過軟件畫面能發(fā)現(xiàn)水泵的工作狀態(tài)及可以遠(yuǎn)程控制水泵的啟停且如果水泵發(fā)生故障可以在第一時(shí)間內(nèi)定位此水泵并及時(shí)解決故障，從而為設(shè)備的安全生產(chǎn)提供保障并大大提高維護(hù)人員的工作效率。