一、概述

　　上海市城市排水有限公司M2泵站建于1998年12月，是一个现代化的大型污水输送泵站，主要作用是承担来自南线B号(SB)泵站及浦东中线服务范围内的生活污水、工业废水的输送和防汛时雨水排放的任务，总的输送水量占污水治理二期水量的90%以上。泵站现有运行机组6台(其中，3#、4#为变频调速机组)，总装机容量为8000kVA，最大排水输送能力为19.16立方米/秒。

　　M2泵站属于污水输送结点站，所处位置对整条干线运行安全非常重要，六台泵机四台常开，因而对泵机控制系统尤其是PLC的可靠性、防腐蚀能力有较高要求。

　　二、系统组成

　　控制结构

　　M2泵站配备6台泵，每台泵都有独立的控制系统。系统选用了罗克韦尔自动化最新的CompactLogix L33ER控制器，考虑到防腐和腐蚀环境对电子产品的损害，选择了L33ER的涂层版本，这也是首次在泵站级别控制上采用。上级的数据采集和6个泵的协调由一台ControlLogix系统完成。

　　单个机柜集成如图1所示：

　　系统架构如图2所示：

　　三、系统特点

　　(一) 涂层产品应用

　　电子产品的寿命与保存和运行环境密切相关，在美国国家标准协会的ISA-S71.04-1985标准，欧盟国际电工协会的IEC 654-4-1987标准中，按照不同种类、不同状态、不同温度下形成的污染做了明确的度量说明和约定了相应数据，为特殊环境下选择使用电子产品选型提供了参考。污染物主要包括液态，固态和气态三大类。特殊气体环境百分比，如图三所示：

　　罗克韦尔自动化从2000年就开始提供涂层产品，其采用HumiSeal 1B73的丙烯酸树脂三防漆涂层，厚度为1-2mm绝缘，由机器喷涂完成，经过处理后的组件可以更好地抵抗水分，真菌，灰尘，腐蚀，磨损和其他环境应力，符合美国军标MIL-I-46058C认证和UL94-V0 认证。类似涂层技术在国内电子电器工业、汽车工业、航天航空工业、国防工业和生物工程的各种电子线路和元器件已经应用，提供防水、防潮、防湿、防霉(防止焊脚树状生长)、防锈、防污、防化学侵蚀、防碰撞、防零件松脱、防短路的功能，并能够屏蔽和消除电磁干扰，提高线路板的绝缘性能，释放因温度周期性变化所造成的压力，提高电子产品的稳定性，延长使用寿命。

　　除了增加标准产品附加涂层的产品线，罗克韦尔自动化在2000年继续拓展苛刻环境下产品，推出了 X T 系列，其采用新技术，同时具备高温(25～7 0 oC )、防腐蚀(G1-G3)的能力，且作为标准产品提供。

　　目前，罗克韦尔自动化已经可供应苛刻环境下系列产品包括Logix控制系统，PanelView触摸屏，Stratix交换机，1606电源，VersaView工控机，Dynamix振动检测产品，变频器PowerFlex755和软启动SMC-50等产品，也是目前市场上提供涂层、宽温系列、防腐产品比较齐全的厂家。

　　按照国内大气情况来看，普通机房的防腐蚀标准就已经达到G1，排水泵站运行中存在的大量水汽、污水散发的硫化氢等有毒有害气体会对电气产品产生非常强的腐蚀和损害， M2作为干线输送的重要泵站，其稳定运行是每天污水运送的关键，结合白龙港污水二期的良好的应用效果，采用涂层产品是对泵站可靠性指标的重要技术改进。

　　(二) 高可用性控制器

　　PLC经过多年的发展，已经从单一的离散型、顺序性控制系统转变为具有丰富功能的PAC产品。大型泵站往无人化发展是一个新的趋势，可扩展性，高可用性和智能化是此次泵站选型的另一个重要考虑方面。

　　L33ER控制器高可用设计体现在以下几个方面：

　　? 具有支持环网的能力，可承受网络的

　　单点故障;

　　? 网络支持在线添加设备;

　　? 使用即插即用的USB口，不再使用串口;

　　? 无电池设计，内置Flash ROM保存 程序;

　　? 大容量的扩展卡，可在设备级别保存日志数据;

　　? 速度比原有系列提高一倍;

　　? 使用工业级元器件，无商业级器件;

　　罗克韦尔自动化控制器除了具有统一控制平台和统一网络CIP的优势之外，与FactoryTalk系列软件的配合可以构建丰富的信息解决方案。如可视化软件View，支持设备管理套件AssetCenter，系统报表工具VantagePoint，从而在FactoryTalk开发软件平台上实现模块化的应用系统。由于控制器基于信息标签设计，对于上层软件来说每个控制器就是一个又一个的数据库，随时取用，信息层无需附加编程和复杂的修改。

　　(三) 信息化人机界面

　　罗克韦尔自动化的触摸屏是采用工业用元器件的一款产品，选用的PanelView PVP 6系列存在以下特性：

　　? 与控制器紧密集成，所有卡件和设备都提供了可视化面板;

　　? 触摸屏全面集成Windows CE，CPU主频达到1G;

　　? 内置Web Server，所有开发的监控画面可直接通过浏览器访问;

　　? 可以存储监控数据于大容量SD卡;

　　? IP65的显示屏为工业级产品，抗震、抗冲击强;

　　? 带HumiSeal 1B73涂层，具有防腐和防水水汽能力;

　　? 支持FactoryTalk一系列软件平台;

　　四、智能化泵站展望

　　(一) 单体泵站的智能化提升

　　作为单个泵站从人工操控，到智能化改造，再到无人化管理，需要对其运行系统进行一步一步的升级，所以每次升级改造务必考虑到系统将来的可扩展性和对功能的承载能力。而泵站的智能化分为对操作员的友好程度，对设备的管理能力和对故障的感知能力。在保证可靠性的前提下，要对泵站的智能化模型作进一步设计，泵站要最终达到无人化，其必然体现在对人的感知，智能调度算法和自我故障检测上。罗克韦尔自动化解决方案在智能设备集成性、网络的统一性和人性化组态工具上技术领先，并在终端设备上集成了总线接口和现场IO接入能力，在多个维度上的可扩展性可以保护我们的投资。

　　(二) 泵站群联动控制和运行能耗管理

　　排水泵站的管理核心是对管道流量、压力的管理，但整个排水管网又是一个新的课题，如何在地域上分散的多个泵站之间传递数据，如何保存长期的数据模型，如何实现合理有效的分配运行来降低能耗，也是泵站智能化控制的发展方向。

　　研究市场上的自动化解决方案和选择成熟的自动化厂商合作(如罗克韦尔自动化)为泵站联动控制和能耗管理提供了技术可能，使得我们能够进一步拓展对泵站管理的以下最新技术的研究。

　　? 基于标准化以太网的EtherNet/IP模型;

　　? 基于CIP Energy的能源管理模型;

　　? 基于Historian的长时间数据分析;

　　? 基于ISA和国内标准对泵站防腐环境进行测定;

　　? 基于虚拟软件的管网模型的建立;

　　? 基于ISA-88标准的排产系统;

　　? 基于全厂总线的智能马达控制;

　　? 基于虚拟化的服务器系统;