水厂取水泵站自控系统案例

一、项目基本概况

本项目为某市第三水厂配套引水管道工程取水泵站自控系统建设，设计取水规模：近期20万m³/d，远期40万m³/d。核心功能为金沙江水源至市二水厂、三水厂的输送，含黄河镇水库应急取水链路。泵站场内设施：取水泵房（3台取水泵、3个电动蝶阀、1台集水坑潜污泵、送/排风风机各1台）、高低压变配电间、原水水质监测仪表间。自控系统目标：实现设备运行状态实时监视及工艺过程自动化控制。

二、设计依据及执行规范

• 《给水排水仪表自动化控制工程施工及验收规程》CECS162-2022

• 《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2013

• 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012

• 《泵站计算机监控与信息系统技术导则》SL583-2012

• 《电气装置安装工程施工和验收规范》50254-2014

三、工艺流程及自控覆盖范围

自控系统覆盖取水泵站全工艺链路，核心流程及监控节点如下：

1. 水源切换流程：常规取水链路为金沙江→调节水池；应急取水链路为黄河镇水库→调节水池；调节水池设置超越/溢流管，相关阀门状态及水池液位纳入自控监测。

2. 加压输送流程：水泵机组按近期/远期分期配置，泵组启停、转速调节及输水管网压力、流量参数纳入自控调控范围，实现分级加压与精准输送。

3. 辅助保障流程：电气供电状态、设备运行环境（温湿度）、管道压力/泄漏状态等辅助参数，纳入自控系统监测范围，实现全场景覆盖。

4. 水质监测流程：原水入调节水池后设多参数在线监测节点，监测数据（pH、温度、浊度等）实时接入自控系统，完成采集-传输-存储闭环。

四、自控系统架构及功能配置

本项目自控系统采用分层分布式架构（信息层、控制层、设备层），通过工业以太网及无线VPN网络实现数据交互，构建“现场采集-本地控制-远程监控”链路，配置如下：

（一）信息层——中央控制室

信息层（中央控制室）配置：工业以太网交换机、无线VPN设备、监控主机、数据服务器、报警终端。功能：接收设备运行/水质/安防数据、下发远程指令、存储历史数据、生成报表、触发报警。

（二）控制层——现场控制站

控制层（现场控制站）配置：冗余型PLC控制单元、本地操作终端、声光报警装置、数据采集模块。功能：

1. 本地控制：根据预设逻辑及现场参数（水池液位、管道压力等），实现泵组、阀门、风机、潜污泵等设备的自动启停与联动控制；支持本地手动操作模式切换。

2. 异常处置：采集设备运行参数（轴温、定子温度等），当参数超阈值或出现通信中断时，触发本地声光报警，并执行预设保护逻辑（如超温停机、故障锁定）；联动NVR视频监控系统，调取故障区域画面。

3. 数据中转：将现场采集的实时数据上传至信息层，同时接收信息层下发的远程控制指令及程序更新包，支持PLC远程调试。

（三）设备层——现场感知与执行终端

设备层（现场感知与执行终端）配置：

1. 工艺参数采集设备：调节水池及集水坑配置超声波液位计2台；泵出口管道安装压力变送器3台；进水及外输管道配置电磁流量计2台；原水监测点配置多参数水质在线监测仪1套，可监测pH、温度、浊度、电导率、溶解氧、COD、生物毒性、SS、氨氮等指标。

2. 执行设备：3台取水泵（带变频控制模块）、3个电动蝶阀（带电动执行器）、1台集水坑潜污泵、送/排风风机各1台，均配置电动控制接口与自控系统对接。

3. 安防及辅助设备：泵房、配电间等区域配置IP网络摄像机6台、NVR存储设备1套；门禁控制器2台、电子围栏30米；工业级网络交换机2台、VPN路由器1台；UPS不间断电源1套（容量10kVA）。

五、系统核心技术参数

1. 硬件防护等级：现场仪表及PLC模块防护等级≥IP65，具备防尘、防水、抗电磁干扰能力。

2. 冗余配置参数：PLC控制单元支持双机热备，故障切换时间≤1s；网络采用双网冗余架构，保障通信连续性。

3. 扩展预留：PLC及I/O模块预留≥50%接口余量；数据服务器预留≥100%存储容量扩展空间。

4. 运维配置：支持设备故障代码采集与上传；支持远程程序下载与参数调试；报警信息可通过短信、邮件双渠道推送（需接入第三方通信模块）。

5. 安全配置：设置三级操作权限（管理员、操作员、维护员）；配置工控防火墙，实现网络边界隔离；具备操作日志审计功能。