泵房远程自动化控制系统
泵房远程自动化控制系统主要由调度中心、泵站监控中心、通信平台、泵站远程测控终端、计量测量及摄像设备组成。泵房远程自动化控制系统适用于城市供水系统中加压泵站的远程监控及管理。加压泵站管理人员可以在供水公司的泵站监控中心远程监测站内清水池水位或进站压力、加压泵组工作状态、出站流量、出站压力等。支持水泵启动设备手动控制、自动控制、远程控制加压泵组的启停；光纤通信时，可以图像监视站内全景及重要工位，实现泵站无人值守。
泵房远程自动化控制系统的特点：
1、该系统具有高度的自动化、系统简单可靠并且便于维护。它的可扩展性强，通过环型工业以太网可以方便并接于矿山其他的数字化系统。数字化矿山/信息化矿井的实质就是实现矿山重要设备的自动化控制及远程监控，矿山井下排水系统的现代化改造就是实现井下泵房的无人值守及远程监控。
2、由于在自动化系统中PLC的优异性和可靠性，我们对水泵及其附属的抽真空系统（射流管路和真空泵管路）与管道电动阀门等装置实施了PLC自动检控制及运行参数自动检测，动态显示，并将数据传送到地面生产调度中心，进行实时检测和报警显示，实现实时检测、实时控制、实时报警。
3、以PLC为主处理器的自动化系统通过检测水仓水位和其他参数，控制水泵轮流工作与适时启动备用泵，合理调度多台水泵运行。系统通以图像、图形、数据、文字等方式，直观、形象适时地反应系统工作状态以及水仓水位、电机运行电压、电流、功率、电动机温度、轴承温度、水泵轴承温度、排水管流量等参数，并通过通讯模块与综合监测主机实行数据交换。本系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点，并可提高水泵的寿命并节省运行费用。
泵房远程自动化控制系统系统组成：
泵房自动化控制系统分为两个部分（数字化控制部分和实时监测部分）。
1、PLC隔爆控制箱，负责整个系统的控制程序，采用西门子旗下的S7300和S7200系列的PLC。PLC带有以太网口可直接与交换机相连。具体连接方式可参考该系统图纸。该控制柜内配套光端机、PLC、DP主站模块与井下环网交换机相连。
下图为系统控制示意图：
2、每个泵房系统设1主站PLC300，3台分站PLC200互为冗余，实现对电动闸阀的各种数字化控制，大大提高了系统的可靠性。
3、带触摸屏的操作台，实现对系统的各种设备操作及各种控制方式的转换，现场显示各种设备运行状态及参数，各设备故障状态的报警。操作台设各种控制按钮和数据显示装置和报警信息。
PLC控制柜、系统控制柜、操作台可根据需要组合为一体。
4、各种传感器和各种数字仪表，液位开关和超声波液位计用来检测电机定子和轴承的温度、各水仓的液位深入等参数；远传负压表用来检测射流泵排真空时真空度是否达到设定值；远传正压表用来检测水泵出口的压力是否达到设定值；传感器采用4~20mA或0~10V的连续直流信号。
数字电流表、电压表显示控制电路的工作状态和参数。
PLC通过通讯接口和通讯协议，与光端机、以太网交换机进行通讯，通过高速环形矿用光纤将系统工作状态与运行参数传至地面中心主机，完成各项数据的动态显示；同时操作人员也可利用地面中心站将操作指令传至井下交换机，控制水泵运行。地面生产调度监控中心主机，与全矿井生产监控系统可通过以太网联网，管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态，监测监控主机均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并实现就地和网络报警。
系统实现：
1、当在发生险情时对水位进行可靠的远程控制，同时还可近控及根据实际的水位情况自动控制。
2、在自动控制时，PLC自动化控制系统根据水仓水位的高低、井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段等因素，建立数学模型合理调度水泵，根据实际情况先后开启水泵、或者同时开启多台水泵，并且做到出现险情时作到及时报警。
本系统所安装的水位传感器为投入式模拟量信号输出的高精度传感器，PLC将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率，根据矿井涌水量和用电负荷，控制在用电低峰和一天中电价低时开启水泵，用电高峰和电价高时停止水泵运行，以达到避峰填谷及节能的目的。
3、由于射流泵、主排水泵及相关设备控制开关均采用电动分、合闸开关，方便对所有系统部分进行电气控制。
4、每个泵房的水泵分别控制，独立运行。每台水泵均装有真空表、压力表，电动机设有电压表、电流表、电机定子和轴承温度传感器。对实时数据及时检测、上报、处理和报警。
5、自动轮换工作
为了预防因备用泵及其电气设备或者备用管路长期不用而使电机和电气设备受潮或其他故障未及时发现，工作泵出现紧急故障需投入备用泵时，而不能及时投入以至影响矿井稳定，本系统设计了多台泵自动轮换工作控制，控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数及流量等参数自动记录并累计，系统根据这些运行参数按一定顺序自动启停水泵和相应管路，使各水泵及其管路的使用率分布均匀。当某台泵或所属阀门故障，某趟管路漏水时，系统自动发出声光报警，记录事故，同时将故障泵或管路自动退出轮换工作，其余各泵和管路继续按既有顺序自动轮换工作，以达到有故障早发现、早处理，以免影响矿井可靠生产的目的。
6、保证能实现在特殊时期，在出现险情的关键时刻操作人员撤离现场后，能够在远方通过上位机对整个系统进行控制。保证矿井供电排水系统的正常运行，及时排除险情，大程度地保障矿山稳定。
7、井下泵房相关高、低压控制设备的电压值，水压显示，水井中控制闸阀的关闭，射流泵、主排水泵的开、停闸阀关闭，高、低水位显示与报警射流泵、主排水泵工作时的额定电压值、电流值、真空表、压力表显示值、水泵电机的轴承、绕组温度值、排水能力等相关数据，各种传感器、仪表检测数据全部通过编程控制系统进行程序化，信息化后利用光缆传入地面监控室，由上位机进行显示、控制，从而实现远程控制。
8、上位机界面能够完整的显示系统各个部分的工作状态，系统通过图形显示水泵、真空泵、电磁阀的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警。直观地显示电磁阀和电动阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空情况和压力值。
用图形填充及趋势图、棒状图和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预警信号和低段、超低段、高段、高段水位分段报警，用不同音响形式提醒工作人员注意。
9、系统设就地/自动/远控选择功能，所以操作系统、电动阀门控制、射流管路均具有手动/自动双功能，保证系统可靠操作运行。真空泵与射流泵并联，当该系统故障时，能及时恢复到原来的排水系统。
10、系统设检修闭锁功能。
双环工业以太网介绍：
在光纤通讯网络中如果现场需要主机控制多个节点就需要各种链型网络光端机、星型网络光端机。不过本系统采用的是一种性能更为可靠的多节点光纤通讯产品——双环光端机！
在多节点的网络中，每台光端机电接口挂一个RS-232或者RS-485/422设备，而双环的概念就是通过光端机上的2个独立光口串接成2个光纤环路，环路自诊自愈，当一个环路故障时，另一环路可即时替换，各从站故障、掉电、断纤时自动切除，故障恢复后自动投入；
双环光端机特点：
光纤链路故障时，各从站故障、掉电、断纤时自动切除，故障恢复后自动投入；各异步数据通道故障自诊、自动剔除，故障恢复后自动投入。
对于单环、链状网络结构，我们可以理解为因故障而启动自愈功能的双纤自愈环，因此这类网络结构的可靠性大大低于双纤自愈环。
双环自愈光端机信号流向原理图：
4个光端机分别摆放在4个不同的地方，红线表示TXB流向RXA的这一顺时针的闭合光路，箭头表示信号流向，蓝线表示由TXA流向RXB的这一逆时针的闭合光路，总之信号总是TXB到RXA；TXA到RXB，两条光路的信号流向要相反！具体现场走线还需要通过分析光端机的数量，摆放位置和信号流向来具体施工。
双环自愈光端机组成链型网路时信号流向示意图：
