一、概述
上海市城市排水有限公司M2泵站建于1998年12月，是一個現(xiàn)代化的大型污水輸送泵站，主要作用是承擔(dān)來自南線B號(SB)泵站及浦東中線服務(wù)范圍內(nèi)的生活污水、工業(yè)廢水的輸送和防汛時雨水排放的任務(wù)，總的輸送水量占污水治理二期水量的90%以上。泵站現(xiàn)有運行機(jī)組6臺(其中，3#、4#為變頻調(diào)速機(jī)組)，總裝機(jī)容量為8000kVA，最大排水輸送能力為19.16立方米/秒。
M2泵站屬于污水輸送結(jié)點站，所處位置對整條干線運行安全非常重要，六臺泵機(jī)四臺常開，因而對泵機(jī)控制系統(tǒng)尤其是PLC的可靠性、防腐蝕能力有較高要求。
二、系統(tǒng)組成
控制結(jié)構(gòu)
M2泵站配備6臺泵，每臺泵都有獨立的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)選用了羅克韋爾自動化最新的CompactLogix L33ER控制器，考慮到防腐和腐蝕環(huán)境對電子產(chǎn)品的損害，選擇了L33ER的涂層版本，這也是首次在泵站級別控制上采用。上級的數(shù)據(jù)采集和6個泵的協(xié)調(diào)由一臺ControlLogix系統(tǒng)完成。
單個機(jī)柜集成如圖1所示：
系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：
三、系統(tǒng)特點
(一) 涂層產(chǎn)品應(yīng)用
電子產(chǎn)品的壽命與保存和運行環(huán)境密切相關(guān)，在美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會的ISA-S71.04-1985標(biāo)準(zhǔn)，歐盟國際電工協(xié)會的IEC 654-4-1987標(biāo)準(zhǔn)中，按照不同種類、不同狀態(tài)、不同溫度下形成的污染做了明確的度量說明和約定了相應(yīng)數(shù)據(jù)，為特殊環(huán)境下選擇使用電子產(chǎn)品選型提供了參考。污染物主要包括液態(tài)，固態(tài)和氣態(tài)三大類。特殊氣體環(huán)境百分比，如圖三所示：
羅克韋爾自動化從2000年就開始提供涂層產(chǎn)品，其采用HumiSeal 1B73的丙烯酸樹脂三防漆涂層，厚度為1-2mm絕緣，由機(jī)器噴涂完成，經(jīng)過處理后的組件可以更好地抵抗水分，真菌，灰塵，腐蝕，磨損和其他環(huán)境應(yīng)力，符合美國軍標(biāo)MIL-I-46058C認(rèn)證和UL94-V0 認(rèn)證。類似涂層技術(shù)在國內(nèi)電子電器工業(yè)、汽車工業(yè)、航天航空工業(yè)、國防工業(yè)和生物工程的各種電子線路和元器件已經(jīng)應(yīng)用，提供防水、防潮、防濕、防霉(防止焊腳樹狀生長)、防銹、防污、防化學(xué)侵蝕、防碰撞、防零件松脫、防短路的功能，并能夠屏蔽和消除電磁干擾，提高線路板的絕緣性能，釋放因溫度周期性變化所造成的壓力，提高電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性，延長使用壽命。
除了增加標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品附加涂層的產(chǎn)品線，羅克韋爾自動化在2000年繼續(xù)拓展苛刻環(huán)境下產(chǎn)品，推出了 X T 系列，其采用新技術(shù)，同時具備高溫(25～7 0 oC )、防腐蝕(G1-G3)的能力，且作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品提供。
目前，羅克韋爾自動化已經(jīng)可供應(yīng)苛刻環(huán)境下系列產(chǎn)品包括Logix控制系統(tǒng)，PanelView觸摸屏，Stratix交換機(jī)，1606電源，VersaView工控機(jī)，Dynamix振動檢測產(chǎn)品，變頻器PowerFlex755和軟啟動SMC-50等產(chǎn)品，也是目前市場上提供涂層、寬溫系列、防腐產(chǎn)品比較齊全的廠家。
按照國內(nèi)大氣情況來看，普通機(jī)房的防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)就已經(jīng)達(dá)到G1，排水泵站運行中存在的大量水汽、污水散發(fā)的硫化氫等有毒有害氣體會對電氣產(chǎn)品產(chǎn)生非常強(qiáng)的腐蝕和損害， M2作為干線輸送的重要泵站，其穩(wěn)定運行是每天污水運送的關(guān)鍵，結(jié)合白龍港污水二期的良好的應(yīng)用效果，采用涂層產(chǎn)品是對泵站可靠性指標(biāo)的重要技術(shù)改進(jìn)。
(二) 高可用性控制器
PLC經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)從單一的離散型、順序性控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胸S富功能的PAC產(chǎn)品。大型泵站往無人化發(fā)展是一個新的趨勢，可擴(kuò)展性，高可用性和智能化是此次泵站選型的另一個重要考慮方面。
L33ER控制器高可用設(shè)計體現(xiàn)在以下幾個方面：
? 具有支持環(huán)網(wǎng)的能力，可承受網(wǎng)絡(luò)的
單點故障;
? 網(wǎng)絡(luò)支持在線添加設(shè)備;
? 使用即插即用的USB口，不再使用串口;
? 無電池設(shè)計，內(nèi)置Flash ROM保存 程序;
? 大容量的擴(kuò)展卡，可在設(shè)備級別保存日志數(shù)據(jù);
? 速度比原有系列提高一倍;
? 使用工業(yè)級元器件，無商業(yè)級器件;
羅克韋爾自動化控制器除了具有統(tǒng)一控制平臺和統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)CIP的優(yōu)勢之外，與FactoryTalk系列軟件的配合可以構(gòu)建豐富的信息解決方案。如可視化軟件View，支持設(shè)備管理套件AssetCenter，系統(tǒng)報表工具VantagePoint，從而在FactoryTalk開發(fā)軟件平臺上實現(xiàn)模塊化的應(yīng)用系統(tǒng)。由于控制器基于信息標(biāo)簽設(shè)計，對于上層軟件來說每個控制器就是一個又一個的數(shù)據(jù)庫，隨時取用，信息層無需附加編程和復(fù)雜的修改。
(三) 信息化人機(jī)界面
羅克韋爾自動化的觸摸屏是采用工業(yè)用元器件的一款產(chǎn)品，選用的PanelView PVP 6系列存在以下特性：
? 與控制器緊密集成，所有卡件和設(shè)備都提供了可視化面板;
? 觸摸屏全面集成Windows CE，CPU主頻達(dá)到1G;
? 內(nèi)置Web Server，所有開發(fā)的監(jiān)控畫面可直接通過瀏覽器訪問;
? 可以存儲監(jiān)控數(shù)據(jù)于大容量SD卡;
? IP65的顯示屏為工業(yè)級產(chǎn)品，抗震、抗沖擊強(qiáng);
? 帶HumiSeal 1B73涂層，具有防腐和防水水汽能力;
? 支持FactoryTalk一系列軟件平臺;
四、智能化泵站展望
(一) 單體泵站的智能化提升
作為單個泵站從人工操控，到智能化改造，再到無人化管理，需要對其運行系統(tǒng)進(jìn)行一步一步的升級，所以每次升級改造務(wù)必考慮到系統(tǒng)將來的可擴(kuò)展性和對功能的承載能力。而泵站的智能化分為對操作員的友好程度，對設(shè)備的管理能力和對故障的感知能力。在保證可靠性的前提下，要對泵站的智能化模型作進(jìn)一步設(shè)計，泵站要最終達(dá)到無人化，其必然體現(xiàn)在對人的感知，智能調(diào)度算法和自我故障檢測上。羅克韋爾自動化解決方案在智能設(shè)備集成性、網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一性和人性化組態(tài)工具上技術(shù)領(lǐng)先，并在終端設(shè)備上集成了總線接口和現(xiàn)場IO接入能力，在多個維度上的可擴(kuò)展性可以保護(hù)我們的投資。
(二) 泵站群聯(lián)動控制和運行能耗管理
排水泵站的管理核心是對管道流量、壓力的管理，但整個排水管網(wǎng)又是一個新的課題，如何在地域上分散的多個泵站之間傳遞數(shù)據(jù)，如何保存長期的數(shù)據(jù)模型，如何實現(xiàn)合理有效的分配運行來降低能耗，也是泵站智能化控制的發(fā)展方向。
研究市場上的自動化解決方案和選擇成熟的自動化廠商合作(如羅克韋爾自動化)為泵站聯(lián)動控制和能耗管理提供了技術(shù)可能，使得我們能夠進(jìn)一步拓展對泵站管理的以下最新技術(shù)的研究。
? 基于標(biāo)準(zhǔn)化以太網(wǎng)的EtherNet/IP模型;
? 基于CIP Energy的能源管理模型;
? 基于Historian的長時間數(shù)據(jù)分析;
? 基于ISA和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對泵站防腐環(huán)境進(jìn)行測定;
? 基于虛擬軟件的管網(wǎng)模型的建立;
? 基于ISA-88標(biāo)準(zhǔn)的排產(chǎn)系統(tǒng);
? 基于全廠總線的智能馬達(dá)控制;
? 基于虛擬化的服務(wù)器系統(tǒng);
（轉(zhuǎn)載）
