灵活、经济的PLC提供自动故障切换、备用泵控制和远程提升站监控。

Moccasin Bend污水处理厂(WWTP)是截污干管系统的一部分,自1952年建成以来,该污水处理厂一直服务于田纳西州查塔努加及其周围的大都市地区。WWTP包括泵站以及液体和固体处理。

我们的治疗设备每天收到约5000万加仑(GPD)的平均流量,并且峰值处理能力为2.2亿GPD。我们还经营相关的污水收集系统和远程污水升降站。

在大多数情况下,重力将区域废水从源头输送到我们的处理设施,但深管道区域需要提升站或泵站将废水提升到较浅的管道。

我们远程监控每个污水泵站和提升站,以确保正常运行。如果出现故障,我们会在处理厂的中央控制室收到警报。其他远程监控信息包括泵状态(运行或停止)、泵启动和停止次数以及每天泵运行小时数。

我们最近在一个泵站网站上安装了新的控件。新的控制系统监控并控制湿井级别,并通过Modbus连接提供状态和警报。新系统使用两个DirectLogic DL06 PLC和AutomationDirect销售的最佳HMI。

我们为这个泵站站点设计了一个自动故障切换系统。其中一个PLC作为主PLC;另一个用作客户机,或者在主单元发生故障时用作冗余控制器。

我们最近还重新设计了操作和监控我们远程污水电梯站的远程遥测单位(RTU)。对于新RTU,我们还使用自动化DLCS DL06 PLC。

升级泵站控制单元

我们用自动故障切换系统升级的泵站站点由两台通过线路启动的恒速泵组成。泵站控制单元监测和控制储水井或湿井的水位。控制器根据用户定义的液位启动和停止泵。它还提供高液位和低液位报警,指示泵控制装置处于“手动”模式还是“自动”模式,并指示过载继电器是否跳闸。

泵站控制单元被编程为交替泵首先开始,以均匀地分配泵电机运行。如果第一泵不能提供足够的污水流量,它也被编程为启动第二泵,以将湿井保持在可接受的范围内。

操作员通过与主PLC相连的HMI输入液位控制参数。Modbus连接将这些参数发送到客户机(或从机)PLC。如果主装置发生故障,泵控制通过一系列继电器传输到客户PLC。

泵站操作继续不间断,但操作员现在需要将HMI电缆从主设备移动到客户端,为客户端PLC提供操作员界面。将HMI附加到客户端PLC为运营商改变操作参数的手段,直到解决主单元的问题。

我们设计了在PLC故障的情况下操作的自动故障转移,这通常会导致对电气技术人员的呼叫过后。故障转移功能允许该站正常运行,直到可以在常规工作时间内进行维修。

主PLC上的输出由PLC中的“常开”位保持通电。如果主PLC停止运行,输出会使一系列继电器断电。适当的继电器触点将每个PLC的输出导向适当的控制继电器,以提供故障切换操作。

两个主控制PLC共享操作参数,基本上是电平设置。主PLC还通过Modbus连接从电能质量分析仪检索电能质量数据。然后,PLC将所有适当的数据发送到数据记录单元,该单元也通过Modbus连接。在非PLC设备之间建立Modbus通信是本项目最具挑战性的部分。

在该特定泵站中,一系列干触点为RTU提供警报和泵状态指示。一对触点用于每个功能。反过来,RTU通过许可的无线电系统将此状态和报警信息发送到治疗厂中央控制室。

升级RTU

我们考虑更换我们的RTU系统几年。我们将自动化Direct PLC选择为新RTU的核心,因为我们可以获得我们需要的快速和较低的成本,而不是来自其他供应商的核心。因为我们可以在订单后几天内手中手中拥有硬件,所以我们能够快速开发这些系统。此外,我们选择的PLC为我们提供了额外的泵控制选项。

新RTU通过蜂窝连接运行和监控我们的远程污水升降机。在中央控制室,OPC服务器连接将信息提供给基于PC的HMI。控制室与每个RTU之间的连接是通过蜂窝网络的。

当我们安装了第一个新RTU时,我们发现它非常方便,我们授权使用PLC逻辑工作的人可以远程访问本机。负责监控车站的操作员在晚上或周末呼唤我,要求我看看网站。

我可以从家里连接到PLC,查看站点的运行情况。我可以评估情况,并建议情况是否“正常”或需要维护或操作人员注意。我甚至可以根据我在PLC上看到的情况,确定工厂是否出现了PC问题。

控制柜控制柜

RTU有一个沟通问题,我们正在努力解决。驻留在PC上的软件驱动程序可以在数据请求消息和对该消息的响应之间处理一些延迟。但是,我们在基于蜂窝的Internet连接上遇到的通信延迟已经强迫我们寻找备用连接方法。

我们当地的电力分销商正在实施基于光纤的互联网服务,我们认为这是解决这个问题的关键。我们目前正在评估网站,以找到一个试点项目使用这种更高的速度连接良好的候选人。

到目前为止,我们已经安装了16 RTU,其中许多单位已被改装成用于包含旧基于无线电的RTU设备的机箱。

系统升级值得努力

新的泵站控制单元比原来的控制系统更可靠。我们没有具体的记录,包括过去有多少次操作人员被派往现场,或者下班后需要多少次电气维修。然而,我注意到网站上的问题频率已经大大降低。

我们将下降的呼叫归因于新的控制单元和冗余PLC的增加的可靠性。虽然我们彻底测试了它,但我们还没有必要使用自动故障转移功能的情况。如果它只拯救我们一次,值得努力。

购买价格是RTU系统PLC的主要考虑因素之一。硬件是模块化的,所以我们不必购买超过我们需要的。到目前为止,我们已经安装了16个系统,并且我们计算出,我们选择PLC可以为每个站点节省大约200美元。当你认为我们有超过80个远程站点时,节约可以很快增加。

作者:Jeremy Poarch,P.E。
莫卡辛本德污水处理厂

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原版出版日期:2011年12月1日