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摘要：污水泵站的自动化控制系统在排水行业中作业重大，本文设计了基于虚拟专用网络交换数据的集散空虚系统结构，选用了以PLC为核心的系统硬件，详细的介绍了泵站自动化控制系统的构成和控制流程。
关键词：控制，VPN网络，PLC，泵站
Abstract: the automatic control system of sewage pumping station in the drainage industry in great work, this paper designs based on virtual private network exchange data collecting and distributing empty system structure, chose to PLC as the core of the system hardware, and introduced the pump station automation control system structure and control process.
Keywords: control, VPN network, PLC, pump station
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
改革开放以来，全国经济和社会事业得到了迅速发展，取得了巨大的成就，是浙江省首批命名的小康县之一，为全国经济十强县。
本系统采用世界先进的控制技术，通过VPN网采集各个泵站自控系统的实时数据信号和视频信号并传送到中央控制中心，中央控制中心可对泵站进行实时远程操作，整个系统由现场控制系统（PLC系统及仪表、图像系统）、网络通讯系统及上位机调度管理系统一、泵站工艺流程。
污水泵站的主要功能是将污水提升输送到下一个泵站或污水处理厂。污水泵站内主要工艺设备有启闭机、格栅机、潜水泵、电动阀，主要检测工艺信号有集水池液位、出水总管压力及综合电量参数等。泵站运行的工艺流程如下：
各企业排放的工业污水、城区的生活污水及上一级泵站输送来的污水进入集水池，在水池和出水池之间通过一个启闭机连接，当启闭机开启时，集水池内的污水通过重力自 流进入出水池，当该启闭机关闭时，集水井内的污水与出水池不连通。
在启闭机后是格栅机，格栅机的主要功能是过滤从集水池进入出水池的污水，将漂浮在污水上的木条、布匹等杂物从污水中捞起，防止大体积的杂物进入出水池堵塞潜水泵。
潜水泵是整个污水泵站的核心设备，它安装在出水池内，将出水池内的污水提升输送到下一级泵站。
电动阀安装在每台泵的出水管上，当对应的潜水泵运行时，该阀开启，污水从出水池输送到下一级泵站去；当对应的潜水泵停止时，该阀需要关闭，防止出水管内的水倒流进入出水池。
二、泵站监控系统构成
泵站监控系统主要由网络通讯系统、PLC控制系统、仪表检测系统、图像监控系统、上位机监控系统等构成。
2.1网络系统设计
工业以太网技术控制网络发展的基本趋势是逐渐趋向于开放、透明、高效、实时的通讯协议。为适应减轻繁重的编程工作、简单化系统的结构等种种需要，工业以太网控制技术得以迅速发展。虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）是专用网络的延伸，它包含了类似Internet的共享或公共网络链接。通过VPN可以以模拟点对点专用链接的方式通过共享或公共网络在两台计算机之间发送数据。
VPN实际上是"线路中的线路"，由VPN组成的"线路"并不是物理存在的，而是通过技术手段模拟出来，即是"虚拟"的。不过，这种虚拟的专用网络技术却可以在一条公用线路中为两台计算机（或PLC和计算机）建立一个逻辑上的专用"通道"，它具有良好的保密和不受干扰性，使双方能进行自由而安全的点对点连接。
2.2 PLC现场控制系统
PLC控制系统选用美国罗克维尔公司生产的 SLC-500系列PLC系统。该PLC采用框架式结构，处理器结构简单、功能强大，易扩展的输入输出模块和种类丰富的第三方模块，为不同工业场合提供同样稳定可靠的平台。各泵站的受控工艺设备主要有启闭机、格栅机、潜污泵、电动阀等，受PLC控制的还有变频器等，PLC需要检测液位、压力、流量以及电量参数等。
1．通讯处理程序
该功能块主要用于实现PLC系统与多功能电量采集仪表间的通讯、与触摸屏间的通讯、与上位机间的通讯。
PLC与上位机间的通讯主要是通过设定的程序向上位机传送各仪表检测的参数值和各工艺设备的状态值，同时接收上位机发送的参数设定值和控制命令。
PLC能自动检测与上位机间的通讯，一旦通讯出现中断，则延时一段时间后转入本地全自动控制，提高泵站运行的安全性和可靠性。
2．参数及状态检测程序
该功能块重要是采集工艺参数检测仪表（液位计、压力变送器等）检测的工艺参数值，和各工艺设备的状态值（如潜水泵的手/自动信号、运行信号等），并将这些检测值进行处理。
对于采集的模拟量信号，该功能块首先要进行程序处理，将采集的整型转变成便于理解的实数型，然后放置在指定的内存中，供其它程序访问。本功能块主要检测的模拟量参数为出水池的液位信号和出水管上的压力信号。
3．控制策略运算程序
该功能块主要是将通讯程序块接收的控制命令和检测程序检测的结果，通过设定的控制程序运算，得出各受控设备需要执行的控制命令，然后将该控制命令传送到内存中指定的位置，供其它程序访问。
4．输出执行程序
该功能块是将PLC系统的控制命令发送到受控设备的程序，用于控制受控设备的开/停和变频器的运行频率。
泵站的开关量控制设备主要有水泵的启动/停止控制，出水管电动阀的开启/停止/关闭控制，启闭机的开启/停止/关闭控制，以及格栅机的运行/停止控制。
泵站的模拟量控制设备主要是变频器，该程序块将设定程序的实型转换为整型，然后发送给变频器。
5．故障处理程序
该功能块主要是处理各种报警和故障，用于在發生故障的情况下保护系统的安全运行。
该功能块中是我公司多年对污水泵站的控制系统编制经验的精华提炼，包含对可预见的事故（故障）发生后的最优处理。诸如通讯中断后的设备保护，不正常操作的识别和保护，紧急液位的处理、设备故障发生的处理等。
2.3上位机系统
上位机监控系统设计,上位机是整个污水泵站控制系统的中枢，它是负责所有污水泵站的控制和管理，也是操作员需要每天24小时进行监视和操作的设备，所以该监控系统既要稳定、可靠地运行又要便于操作，具有良好的人机界面。
数据库系统结构设计
绍兴县排水有限公司监控中心设有一套“绍兴县污水泵站数据库管理系统”，用于存储污水泵站生产运行过程中产生的数据。该系统提供公司某一时间的统计结果数据，并允许用户对系统的数据进行修改，审核确认的数据不允许再修改，同时提供报表的打印功能。软件包括：数据库管理主系统，数据库连接配置软件，数据库备份恢复软件。
2.4仪表系统
本泵站系统中主要有检测出水井液位的液位计、检测出水管压力的压力变送器、检测电量参数的多功能电力参数测量仪。
液位检测仪表选用德国E+H公司生产的分体式液位计，探头选用FDU80、FDU81，变送器选用FMU860。
压力检测仪表EJA430A智能型压力变送器,工业污水泵站的总管压力检测变送器选用横河川仪生产的EJA430A智能型压力变送器。
2.5图像系统
污水泵站由于采用无人职守、泵站内设备比较贵重，一些不法分子就有可能对泵站内的设施进行偷盗，给污水泵站的安全运行带来危害；同时，由于是采用无人职守运行，泵站内各工艺设备的运行情况就需要不断的巡查，来确保系统稳定运行。所以建立一套完整泵站图像监控系统，实时监视污水泵站的厂区，观察工艺设备的运行情况，是非常必要的。
泵站的图像监控系统由摄像头、云台、球罩、解码器及视频服务器等构成，本图像监控系统中的摄像头、云台、球罩及解码器包含在一个一体化恒速球内，提高了摄像系统的稳定性和可靠性。
摄像机拍摄的图像由视频服务器的编码转换后，再通过网络传送到监控中心的图像监控计算机系统。
2.6防雷系统
雷击一般分为直接雷击、感应雷击、地电位反击等多种形式。直接雷击的电效应致使落雷点及附近区域（据统计，可以是一个相关广泛的区域，在落雷点的1.5公里范围内都可能受到影响）的电气、电子线路和微电子设备遭到严重破坏。感应雷击涉及的范围很广，对微电子设备，特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大；据资料显示，遭雷击损坏的微电子设备，85％以上是由感应雷引起的。同样，由于操作不慎，当过电压加入信号端时同感应雷击一样，可以间接损坏微电子设备。
所有进出受保护区的金属线路（如电气线路、信号线路、天线馈线），如果有接入到受保护的设备，原则上都有可能引入雷电波高电压脉冲干扰，使要保护的设备处于危险状态，所以在这些线路上都要加装过压保护器。所有的保护器都要可靠接地，让被保护设备的雷电能量有泄放通道。
参考文献：
[1]焦青亮，虚拟专用网VPN的前世今生【J】.电脑知识与技术，2007（3）56-57，67
[2]冯长宝，张继用，泵站远程监控与实现【J】.电气自动化，2006，28(4):39-41
[3]陈正国，王文，大同泵站监控系统的设计【J】, 200中国农村水利水电，2008，（5）:79,89
[4]冯亦参，基于S7-300的泵站监控系统【J】微计算机信息，2007，23（7~1） ：88-89
关键词：控制，VPN网络，PLC，泵站
Abstract: the automatic control system of sewage pumping station in the drainage industry in great work, this paper designs based on virtual private network exchange data collecting and distributing empty system structure, chose to PLC as the core of the system hardware, and introduced the pump station automation control system structure and control process.
Keywords: control, VPN network, PLC, pump station
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
改革开放以来，全国经济和社会事业得到了迅速发展，取得了巨大的成就，是浙江省首批命名的小康县之一，为全国经济十强县。
本系统采用世界先进的控制技术，通过VPN网采集各个泵站自控系统的实时数据信号和视频信号并传送到中央控制中心，中央控制中心可对泵站进行实时远程操作，整个系统由现场控制系统（PLC系统及仪表、图像系统）、网络通讯系统及上位机调度管理系统一、泵站工艺流程。
污水泵站的主要功能是将污水提升输送到下一个泵站或污水处理厂。污水泵站内主要工艺设备有启闭机、格栅机、潜水泵、电动阀，主要检测工艺信号有集水池液位、出水总管压力及综合电量参数等。泵站运行的工艺流程如下：
各企业排放的工业污水、城区的生活污水及上一级泵站输送来的污水进入集水池，在水池和出水池之间通过一个启闭机连接，当启闭机开启时，集水池内的污水通过重力自 流进入出水池，当该启闭机关闭时，集水井内的污水与出水池不连通。
在启闭机后是格栅机，格栅机的主要功能是过滤从集水池进入出水池的污水，将漂浮在污水上的木条、布匹等杂物从污水中捞起，防止大体积的杂物进入出水池堵塞潜水泵。
潜水泵是整个污水泵站的核心设备，它安装在出水池内，将出水池内的污水提升输送到下一级泵站。
电动阀安装在每台泵的出水管上，当对应的潜水泵运行时，该阀开启，污水从出水池输送到下一级泵站去；当对应的潜水泵停止时，该阀需要关闭，防止出水管内的水倒流进入出水池。
二、泵站监控系统构成
泵站监控系统主要由网络通讯系统、PLC控制系统、仪表检测系统、图像监控系统、上位机监控系统等构成。
2.1网络系统设计
工业以太网技术控制网络发展的基本趋势是逐渐趋向于开放、透明、高效、实时的通讯协议。为适应减轻繁重的编程工作、简单化系统的结构等种种需要，工业以太网控制技术得以迅速发展。虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）是专用网络的延伸，它包含了类似Internet的共享或公共网络链接。通过VPN可以以模拟点对点专用链接的方式通过共享或公共网络在两台计算机之间发送数据。
VPN实际上是"线路中的线路"，由VPN组成的"线路"并不是物理存在的，而是通过技术手段模拟出来，即是"虚拟"的。不过，这种虚拟的专用网络技术却可以在一条公用线路中为两台计算机（或PLC和计算机）建立一个逻辑上的专用"通道"，它具有良好的保密和不受干扰性，使双方能进行自由而安全的点对点连接。
2.2 PLC现场控制系统
PLC控制系统选用美国罗克维尔公司生产的 SLC-500系列PLC系统。该PLC采用框架式结构，处理器结构简单、功能强大，易扩展的输入输出模块和种类丰富的第三方模块，为不同工业场合提供同样稳定可靠的平台。各泵站的受控工艺设备主要有启闭机、格栅机、潜污泵、电动阀等，受PLC控制的还有变频器等，PLC需要检测液位、压力、流量以及电量参数等。
1．通讯处理程序
该功能块主要用于实现PLC系统与多功能电量采集仪表间的通讯、与触摸屏间的通讯、与上位机间的通讯。
PLC与上位机间的通讯主要是通过设定的程序向上位机传送各仪表检测的参数值和各工艺设备的状态值，同时接收上位机发送的参数设定值和控制命令。
PLC能自动检测与上位机间的通讯，一旦通讯出现中断，则延时一段时间后转入本地全自动控制，提高泵站运行的安全性和可靠性。
2．参数及状态检测程序
该功能块重要是采集工艺参数检测仪表（液位计、压力变送器等）检测的工艺参数值，和各工艺设备的状态值（如潜水泵的手/自动信号、运行信号等），并将这些检测值进行处理。
对于采集的模拟量信号，该功能块首先要进行程序处理，将采集的整型转变成便于理解的实数型，然后放置在指定的内存中，供其它程序访问。本功能块主要检测的模拟量参数为出水池的液位信号和出水管上的压力信号。
3．控制策略运算程序
该功能块主要是将通讯程序块接收的控制命令和检测程序检测的结果，通过设定的控制程序运算，得出各受控设备需要执行的控制命令，然后将该控制命令传送到内存中指定的位置，供其它程序访问。
4．输出执行程序
该功能块是将PLC系统的控制命令发送到受控设备的程序，用于控制受控设备的开/停和变频器的运行频率。
泵站的开关量控制设备主要有水泵的启动/停止控制，出水管电动阀的开启/停止/关闭控制，启闭机的开启/停止/关闭控制，以及格栅机的运行/停止控制。
泵站的模拟量控制设备主要是变频器，该程序块将设定程序的实型转换为整型，然后发送给变频器。
5．故障处理程序
该功能块主要是处理各种报警和故障，用于在發生故障的情况下保护系统的安全运行。
该功能块中是我公司多年对污水泵站的控制系统编制经验的精华提炼，包含对可预见的事故（故障）发生后的最优处理。诸如通讯中断后的设备保护，不正常操作的识别和保护，紧急液位的处理、设备故障发生的处理等。
2.3上位机系统
上位机监控系统设计,上位机是整个污水泵站控制系统的中枢，它是负责所有污水泵站的控制和管理，也是操作员需要每天24小时进行监视和操作的设备，所以该监控系统既要稳定、可靠地运行又要便于操作，具有良好的人机界面。
数据库系统结构设计
绍兴县排水有限公司监控中心设有一套“绍兴县污水泵站数据库管理系统”，用于存储污水泵站生产运行过程中产生的数据。该系统提供公司某一时间的统计结果数据，并允许用户对系统的数据进行修改，审核确认的数据不允许再修改，同时提供报表的打印功能。软件包括：数据库管理主系统，数据库连接配置软件，数据库备份恢复软件。
2.4仪表系统
本泵站系统中主要有检测出水井液位的液位计、检测出水管压力的压力变送器、检测电量参数的多功能电力参数测量仪。
液位检测仪表选用德国E+H公司生产的分体式液位计，探头选用FDU80、FDU81，变送器选用FMU860。
压力检测仪表EJA430A智能型压力变送器,工业污水泵站的总管压力检测变送器选用横河川仪生产的EJA430A智能型压力变送器。
2.5图像系统
污水泵站由于采用无人职守、泵站内设备比较贵重，一些不法分子就有可能对泵站内的设施进行偷盗，给污水泵站的安全运行带来危害；同时，由于是采用无人职守运行，泵站内各工艺设备的运行情况就需要不断的巡查，来确保系统稳定运行。所以建立一套完整泵站图像监控系统，实时监视污水泵站的厂区，观察工艺设备的运行情况，是非常必要的。
泵站的图像监控系统由摄像头、云台、球罩、解码器及视频服务器等构成，本图像监控系统中的摄像头、云台、球罩及解码器包含在一个一体化恒速球内，提高了摄像系统的稳定性和可靠性。
摄像机拍摄的图像由视频服务器的编码转换后，再通过网络传送到监控中心的图像监控计算机系统。
2.6防雷系统
雷击一般分为直接雷击、感应雷击、地电位反击等多种形式。直接雷击的电效应致使落雷点及附近区域（据统计，可以是一个相关广泛的区域，在落雷点的1.5公里范围内都可能受到影响）的电气、电子线路和微电子设备遭到严重破坏。感应雷击涉及的范围很广，对微电子设备，特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大；据资料显示，遭雷击损坏的微电子设备，85％以上是由感应雷引起的。同样，由于操作不慎，当过电压加入信号端时同感应雷击一样，可以间接损坏微电子设备。
所有进出受保护区的金属线路（如电气线路、信号线路、天线馈线），如果有接入到受保护的设备，原则上都有可能引入雷电波高电压脉冲干扰，使要保护的设备处于危险状态，所以在这些线路上都要加装过压保护器。所有的保护器都要可靠接地，让被保护设备的雷电能量有泄放通道。
参考文献：
[1]焦青亮，虚拟专用网VPN的前世今生【J】.电脑知识与技术，2007（3）56-57，67
[2]冯长宝，张继用，泵站远程监控与实现【J】.电气自动化，2006，28(4):39-41
[3]陈正国，王文，大同泵站监控系统的设计【J】, 200中国农村水利水电，2008，（5）:79,89
[4]冯亦参，基于S7-300的泵站监控系统【J】微计算机信息，2007，23（7~1） ：88-89