(巴彦淖尔西部铜业有限公司 内蒙古巴彦淖尔市 015000)
摘要：为使整个供水系统能够安全可靠、经济合理地运行，使供水系统的管理和操作人员能够全面有效的调度管理和监控整个系统的运行过程，能够简捷准确地操作控制各个泵站设备，根据本工程总体布局和工艺流程的特点，综合矿山集控中心，配置集散型计算机监控系统以及相应的仪表检测设备，对输水工程进行实时监控和调度管理。
关键词：安全可靠；调度；监控；自动化控制
一、概述
矿区范围属内蒙古高原地带，地势平缓，海拔高度在1900～2100m，一般高差为30～70m。输水管线穿越两个地貌形态，分别是山谷及山前平原，管道沿线场地地形起伏较大，现状没有不稳定的边坡及高边坡、无滑坡、崩塌等不良地质现象。地势呈北高南低，岩性主要为圆砾、细砂、粉土、粉质粘土及风化岩。由于矿区位于干旱地区，无地表水，经勘查仅在第四纪河床中有一些地下水，故水源一直是制约企业发展的重要因素。在企业自身的努力和地方政府的大力支持下，最终以矿区30km范围为取水边界，建成了西水源、南水源、东水源等。
系统设计遵循先进性、实用性、可靠性、经济性、开放性的原则，满足输调水工程生产管理和工艺对自动化控制的要求。
二、计算机监控系统
计算机监控系统负责输水工程生产过程监视控制与数据采集，主要由矿山已有中心控制室、通讯网络、PLC现场控制站及就地控制盘构成。矿山已有中心控制室位于选厂，主要包括：监控计算机、管理计算机、UPS电源、黑白打印机、彩色打印机及数据/视频投影仪等。PLC控制站分别设在输水工程各泵站现场，主要由PLC机柜、可编程控制器、操作员面板以及网络接口等组成。矿山控制中心、各级加压泵站间利用电信基础光纤网络设施作为通讯，现场层采用现场总线Profibus DP通讯形式。系统上位机采用国际主流品牌工控机，通过工业以太网与PLC远程通讯，通讯介质采用光纤，由网卡、交换机、光电转换模块、及PLC通讯模块组成。
1、中心控制室的功能
采用西门子WINCC组态软件编程，界面友好，操作人员通过HMI可监控整个生产过程，并具有数据管理，报警和打印功能。系统具有开放性、可扩展性和安全性,根据不同工艺要求灵活调整系统配置，可以与其他开放系统以及智能化仪表相互通讯，通过对用户登录密码、操作权限和角色管理实现系统操作安全。通用实时监控软件可实现以下功能：
（1）通过通讯网络与现场PLC控制站进行数据通讯，采集过程信息。
⑵ 动态显示整个工艺流程的总貌图，分貌图。
⑶ 动态显示设备的各种状态和各种参数值，提供操作指导。
⑷ 故障报警显示，并进行统计分析，打印存储等报警处理。
⑸ 设备的参数设置及远程操作控制。
⑹ 各种参数的分类分组处理。
⑺ 各种参数的柱形图，扇形图，趋势图。
通过配置EXCEL，ACCESS可以实现建立历史数据库，对各种数据进行建档分析和处理，编辑输出各种所需的生产报表。
监控计算机和管理计算机采用相同的软、硬件配置，相互热备。在正常情况下各自分担不同的工作，监控计算机负责生产工艺过程的实时监控，管理计算机负责数据处理和编辑输出生产报表。当其中一台计算机故障时，可由另一台计算机替代。数据/视频投影仪用于将监视器上的各种画面投影到大屏幕上，以方便观察。
2、PLC现场控制站的功能
PLC现场控制站设置在各泵站控制室，控制器配有以太网通讯接口，与中心控制室工作站进行数据交换，PLC控制器内驻留有应用程序，并配有操作员面板，可独立于中央监控工作站进行过程监控，以确保系统的安全可靠。根据本工程的工艺布局情况，每个泵站分别设一个PLC控制站，用于实现泵站各功能单元的数据采集和设备控制。
三、仪表检测系统
检测仪表是工厂实现自动化控制的重要环节，本工程检测仪表按照技术先进、安全可靠、经久耐用的原则进行选型。
1、液位测量仪表
本工程的液位测量均采用超声波测量仪表。
物位仪表的输出信号均为4～20mA，传感器的防护等级IP68，变送器的防护等级IP65，测量误差：最大量程的0.2%。
2、流量测量仪表
管道内液体流量测量采用电磁流量计，输出信号为4～20mA，传感器的防护等级IP68，变送器的防护等级IP65，测量误差：±0.25%。
3、温度测量仪表
液体温度测量采用分度号为Pt100的温度传感器。温度传感器与PH电极合装，并与PH测量仪共用变送器，输出信号为4～20mA,测量精度高于满量程的0.1%。
4、压力测量仪表
压力测量仪表选用压力变送器。输出信号为4～20mA，精度0.2%，防护等级IP65。
所有仪表的检测信号及设备的状态信号均通过PLC传送至中央控制室，其中大部分参数均在就地显示。
四、供电电源
仪表电源和计算机系统电源分别由就近变配电所专用回路引至不间断电源(UPS)YTD-5KVA供电，容量为5kVA。
五、防雷、过电压保护及接地系统
自控系统及仪表设有一套完整有效的防雷过电压保护系统。在自控仪表的电源部分、信号部分的进线和出线设置防雷过电压保护器，并做好接地网的等电位连接，以达到最佳的防雷效果。信号部分在PLC 的现场总线及4～20mA 模拟量的进线和出线端口设置防雷过电压保护器。控制系统工业以太网通信端口配置防雷过电压保护器。
本工程采用等电位接地方式，控制系统保护接地、防雷电感应接地及工作接地与电气接地共用，接地电阻＜1Ω。
六、工业对讲系统
在各泵站内各设置一套工业对讲电话，对讲信号接入现场原指令对讲装置系统中，可通过网络实现远程喊话对接。
七、工业视频监控系统
在每座泵站各设工业视频监控系统1套，系统包括数字高清网络摄像机、监控主机、大容量硬盘录像机及监视器等。在泵站室内外均装设网络数字高清摄像机，监控水泵运行及泵站情况；视频监控信号采用屏蔽双绞线传输至泵站视频服务器，对其视频信号、图像进行实时监控、录像；同时网络传输至矿山控制中心视频监控系统。硬盘录像机容量能满足a视频信号存储时间不小于30天。系统视频信号传输采用光缆，配电及控制采用控制电缆。
参考文献：
《自动化仪表选型规范》 HG/T20507-2014；
《仪表系统接地设计规范》HG/T20513-2014；
《控制室设计规范》 HG/T20508-2014；
《可编程控制器系统工程设计规范》HG/T20700-2014；
《过程测量和控制功能标志及图形符号》HG/T20505-2014；
《分散型控制系统工程设计规范》HG/T20573-2012；
《信号报警及联锁系统设计规范》HG20511-2014；
《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008；