摘要：该文介绍了矿区排水泵站监控系统的实现.对系统的结构、硬件和软年设计、系统功能和集成作了介绍。该系统已应用于鞍钢集团大孤山铁矿厂，具有实时、安全、可靠、运行稳定等特点。
关键词：排水泵站 监控系统
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）09-0183-02
鞍钢集团大孤山铁矿厂-78米排水泵站，担负着大孤山铁矿厂矿区的雨水和矿坑积水排放的重要任务，特别是在每年防汛期间，雨水的排放任务十分艰巨。随着网络和信息技术的不断发展，网络化、数字化的联网监控系统已经开始在各个行业得到广泛应用[1]。建设一个数字化泵站监测系统，利用分布式测控系统，可实现泵站设备监测的自动化，降低现场操作人员的工作强度。
1 系统结构及功能
该系统由现场仪表、分布式IO、可编程控制器PLC（Programma
ble Logic Controller）和监测主机4部分组成。系统结构如图1所示。该系统中现场仪表用来采集泵站的供电电压、运行电流、功率因数、电能消耗、管道流量等数据;PLC通过分布式I/O获取安装在泵站设备上传感器的数据，实现对泵站设备状态（如泵电机绕组温度、泵体轴承温度、泵运行状态、管道压力、水池水位等）的实时监测;监控主机通过现场总线连接PLC和现场仪表，获取实时监测数据，由操作人员依据监测数据判断设备运行状态和泵站的设备的停止与运行。
2 监测系统硬件配置
采用监测主机配合PLC和仪表的方法构成排水泵站监测系统，上位机可以实现对站内所有设备信息的测量与监视。排水泵站监测系统硬件配置表如表1所示。
监测系统的核心是操作间的监测主机、PLC柜和安装在泵房内的分布式IO箱。为减少现场线缆的敷设，系统采用现场总线型测控系统，即控制器采用现场总线与分布式IO交换数据。PLC柜内部由1个CPU模块、1个16路数字量输入模块、1个16路数字量输出模块、2个电源模块和信号继电器等附件组成;分布式IO箱内部由1个分布式IO子站，2个模拟量输入模块、电源模块组成。本系统的PLC的CPU选用西门子S7-300系列的315-2DP模块，该CPU具有一个MPI接口和一个PROFIBUS接口[2]。监测主机通过MPI总线与PLC交换数据，PLC通过PROFIBUS与分布式IO交换数据。
系统在排水泵站工况与泵状态监测方面，采用三相电能表监测泵站内各个泵的电能消耗、电机的电压、电流、功率和功率因数等信息;采用磁吸式及内嵌式铂电阻温度传感器采集泵轴的温度、电机绕组温度和电机轴温度;采用超声波流量计监测各个泵的出水流量;采用扩散硅型压力变送器采集泵前压力与泵后压力;采用超声波液位计测量蓄水池的液位高度;采用信号继电器检测泵的启、停和故障状态。
在信号抗干扰方面，系统所有一次仪表信号线均使用屏蔽铜芯线缆，并与动力电缆分开敷设，确保信号线屏蔽层接地良好;电能表和流量计分别采用独立的RS485总线与监控主机通讯，并使用屏蔽铜芯通讯线缆敷设;在仪表使用前均采用设置软件设定好各个仪表的通讯地址、波特率、量程等信息;PLC柜体内接地端子的接地电阻控制在4欧姆以内;各个分布式IO的地址在使用前对应软件中的地址进行拔码。
3 监测系统软件设计
3.1 PLC程序设计
由西门子公司的SIMATIC MANAGER是为S7-300和S7-400系列PLC开发的编程软件，它可在软件上完成系统的硬件组态和软件编程，同时还可以设定PLC与PC的通讯接口。图2所示为在SIMATIC MANAGER软件中对PLC进行硬件组态，即主机架、分布式IO机架中的模块选型，分布式IO的地址分配，模块的地址分配，模块输入类型的选择。本系统PLC的程序设计，采用梯型图的编程，如图3所示。
3.2 上位机监测程序设计
监测主机选的操作系统选用Windows XP Professional。监控组态软件选用北京亚控科技发展有限公司开发的组态软件——组态王KingView6.55。组态王KingView6.55不仅功能强大、运行稳定、使用方便的特点，还具有曲线、报表及web发布等功能;同时还支持1000多个厂家近4000种设备，包括主流PLC、变频器、仪表、特殊模块、板卡及电力、楼宇等协议等[3]。
为满足对排水泵站状态的实时监测和泵站运行数据的记录，本监测系统可以实时观察泵站内的运行状态信息，在软件上每10秒扫描一次各种状态数据;在状态数据的显示上，提供图形和文本显示方式;在状态数据的记录上，采用以每小时记录一次数据的形式生成日报表，以每6个小时记录一次数据的形式生成的周报表，以12个小时记录一次数据的形式生成月报表，所有报表采用Excel形式存储在报表目录中，并采用日期与报表类型相结合的命名方式，便于报表的查询与打印;对故障信号、越限报警进行实时记录和声音提示，提高故障的处理的响应速度，并为生产事故的追诉提供的数据支持。
4 结语
通过采用监测主机与PLC相结合的方式构建矿区排水泵站监测系统，实现了对矿区排水泵站运行状况的实时监视和状态数据的记录，通讯数据的可靠传输，监测软件实时显示泵站各个设备运行状态。监测系统在实际运行中取得了良好效果，便于管理，减少现场工人的劳动强度，提高了生产效率，获得了较好的效果。
参考文献
[1]姚红，王兴虎.远程监控技术应用浅析[J].大众科技，2012（2）：8-69，71.
[2]孙振强.可编程控制器原理及应用教程[M].北京：清华大学出版社，2005.
[3]苏云，潘丰，肖应旺.基于组态王与PLC的远程控制系统[J].工业仪表与自动化装置，2004（2）：53-55.