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Futurelooks security communication module structures of the unattended station system

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One, the background technology

Pumping station is the water conservancy project 's main facilities, the pumping station facilities for city flood control and drainage and rural water diversion irrigation plays a key role. With the fast development of our economy, the water conservancy facilities and water environment has put forward higher requirements. City flood control and drainage, urban water environment, deep wells and drainage facilities are faced with the use of modern information technology to improve the facility requirements.

Realization of drainage, well group, tide, drainage, water diversion project, equipment of pumping station automation control, centralized management, real-time acquisition of various water regime, labor data is the basis of information construction.

At present, our country is running for the pump station in twentieth Century six, seventy time construction, due to the technology of the time, money, equipment conditions, most of the pumping station equipment or using the traditional manual management and mode of operation, long-term ageing disrepair, plus maintenance engineer staff shortage, low quality, resulting in the pumping station equipment energy consumption increased year by year drainage and irrigation efficiency, decrease, can not guarantee to construct the socialism harmonious society needs of the society and economy development. These problems have been caused by the central and local governments at all levels attach great importance, construction of pumping stations and large-scale renovation has entered a new historical period.

To further enhance the level of equipment of pumping station automation facilities, in the pumping station construction and renovation, extensive use of the programmable logic controller PLC, industrial control computer IPC, man-machine interface of HMI and industrial field bus and industrial automation products. But in the pumping station equipment networking process, communication line construction still remain in the laying special cables or using the GPRS wireless communication technology.

Special communication cable laying the disadvantage of high construction cost, high energy consumption, time consuming, and in many special circumstances can not be conducted communications cable construction, these restrict pumping station construction and the level of automation. GPRS wireless communication technology to data transmission quantity is small, the response is slow, cannot satisfy the real-time control, video monitoring, online program download and diagnostic requirements.

Two, question

For example, some city, in 60 square kilometers, the distribution of the 15 pumping stations, adopts Siemens S7-300 PLC for each pump station control system, can 24 hours for each pump station uninterrupted data and video monitoring.

In the project implementation process of argumentation, will have the following the problem of customer problems:

( 1) inside and outside the city of pumping station, the distribution of the monitoring center, distance too far, construction layout is complex, it is difficult to focus management;

( 2) the traditional video monitoring can not be achieved, single function, difficult to meet the requirements;

( 3 ) such as the use of multiple sets of system, the maintenance cost is too high, video surveillance, perimeter alarm and pump station surrounding dynamic environmental equipment can not be unified centralized monitoring;

( 4) pumping station alarm condition occurs, the nearest staff on duty, by center staff call, no way to obtain the detailed image monitoring information, cannot be objectively judged;

( 5) pump failure, due to the inability of real-time controller program on-line, fault light from the video to see down, unable to accurately judge the problem, even if someone, may also need to return to get spare parts for maintenance.

Three, race is far unmanned plan

Combination of customer demand, gives detailed solutions, focus on solving customer problems as follows.

The front end ( 1 ) of every station to build a game far remote security communication module SY-RSCM300, as the core equipment. At each station, directly with voice and video at the same time the transmission of the IP camera, responsible for collecting front end pumping stations audio and video surveillance, with a recognizable voice intercom, burglar alarm, and through the control system for pump house water leakage detection and PLC power and environment monitoring function, the final TCP / IP network data transmission.

( 2) by 3G wireless transmission system, solve the wiring construction complex, expensive problem;

( 3) in the monitoring system, using a set of software platform, integrated pumping station power environment centralized monitoring system, video monitoring system, remote alarm network system, lighting control systems, networking entrance guard system.

( 4) the system seamlessly integrated multimedia transmitting module, alarm after capturing the image, through the network to be sent to the corresponding management personnel, to ensure that station nearby management rapid processing of alarm.

( 5) system uses the S-link security protocol, pump controller PLC access, can realize the remote PLC online real time program diagnosis and maintenance, and from the host computer to read data, directly through the OPC standard manner, do not need to write any scene PLC procedures, can complete all the real time data read and write.

The system according to the two layer network structure design, in the pumping station operation area set the local monitoring system, including the equipment of pumping station, pumping station monitoring peripheral area monitoring, perimeter alarm system, fire alarm systems, access control systems, light voice control system, pump station work area dynamic environmental monitoring. In the urban areas of the monitoring center headquarters set unattended station remote monitoring system includes a monitoring, alarm processing, data analysis, remote management, centralized storage and other tasks.

In 1, the overall system architecture

The front end of the system will be the 15 pumping stations, each station, can be directly by each remote security communication system and 3G net module, access to the central station, each station can through the wired broadband Internet access, but also through 3G wireless internet access, by monitoring center centralized management and control. The overall system architecture such as map and a map of two shows.

A single pump station remote monitoring system diagram


Map second pump station remote monitoring system diagram

The system provides a 3G based unmanned station remote monitoring and maintenance method. The use of 3G wireless communication technology, network technology, industrial automation and the perfect combination of technology, effectively solve the laying special cable or GPRS wireless video transmission, the controller can program level control ( remote program download, online diagnosis and so on ), pump station maintenance personnel shortages and high operation cost.

Realizing this system method:

To the pumping station equipment remote monitoring and maintenance center of communication between, including:

The use of 3G wireless communication equipment of pumping station, the data collected through the Ethernet interface into B remote communication module to the incoming 3G communication module and transmits it to the remote monitoring and maintenance center, the remote communication module in the 3G network to establish a dedicated channel; camera, PLC and multifunctional panel HMI through Ethernet Real-time communication between Profinet.

The use of PLC mature industrial field control, stability, high security features, the pumping station pump group, sluice, various valves, electrical system, field control. On the Profibus DP interface equipment ( such as PLC from station and inverter ), by Siemens PROFIBUS Profibus real-time communication, on the need for a digital or analog I / O monitoring equipment ( such as liquid level meter, flow meter, a current mutual inductor and a voltage mutual inductor ), directly through the I / O interface real time communication.

The use of PLC on the level of supervisory control and data acquisition, process is as follows: collected corresponding flowmeter used for water flow and drainage flow, through the PLC analog input module for real-time transmission to the PLC, PLC according to the acquisition of flux through differential flow, and the liquid level gauge measured sump level were calculated, according to the calculated results, according to PLC in order to start or stop the motor set.

The use of PLC on the operation of the motor of supervisory control and data acquisition, process is as follows: current and voltage transformer acquisition motor current and voltage data, through PLC analog input module for transmission to the PLC, the PLC of the collected real-time data storage and transmission to the management computer, when the motor overvoltage or overcurrent or undervoltage or less flow, PLC promptly shut the motor, and the fault signal transmitted in real time to the management of the computer, send out sound and light alarm signal.

PLC for the two kinds of condition monitoring, to ensure that the pumping station sump water level in the water level, is the lowest and highest levels between. In order to prevent the water level is too low, resulting in the pumping pipe stem pump, motor no-load operation, makes the motor current is too large, the motor is burned; and to prevent the water level is too high, water inlet flow rate is higher than the outlet velocity when the overflow of water, causing the accident.

The system mounted on the management of computer and server in the configuration software, the data was collected and recording, storage, statistics and report generation, providing data query function. In the management of the computer user permissions assigned to different engineers, assigned a different username and password.

The system will also monitor the fault level from high to low is divided into A, B, C three grades, in configuration software screen showing red, orange, blue color corresponding monitoring; fault occurs, the PLC real-time fault signal is sent to the management computer, through the configuration screen, a corresponding alarm signal, a red light, and beeps, B orange lights, and beeps, grade C blue light, maintenance engineer according to the received fault alarm levels for fault classification processing.

Each of the above grade treatment provisions are as follows:

A fault, receiving the fault alarm, remote monitoring and maintenance center engineer 15 minutes to notify the nearest Maintenance Engineer Maintenance Engineer requirements, rushed to the scene within 1 hours, and in 2 hours to solve the problem. As of 2 hours can not solve the need to timely report to the leadership, stop using the equipment of pumping station, waiting for more advanced treatment, and after the emergency treatment failure report. This kind of fault is the main pumping station power supply power failure, the site controller PLC failure, multiple motor stops working can not satisfy the pumping station water fault, 3G wireless monitoring communication system fault, water level gauge to stop working or flow stop working fault.

B level fault, received a failure alarm, remote monitoring and maintenance center to the Engineer within 15 minutes through the 3G remote maintenance system for fault on-line diagnosis, diagnostic results inform the nearest maintenance engineer timely maintenance and storage components ready. Required the warehouse within 1 hours of components ready, technicians rushed to the scene within 3 hours, and in 10 hours to solve the problem. As of 10 hours will not solve the problem, need to timely report to the leadership, suspended pump station equipment parts used, waiting for more advanced treatment, and after the emergency treatment failure report. The main fault is part of the motor stops working but can satisfy the pumping station, standby power supply fault, a motor over-voltage, under-voltage, repeated overload fault.

C level fault, does not affect the safe operation of pumping fault. Remote monitoring and maintenance center engineers need to troubleshoot some remote detection, and notify the relevant personnel, in a week to repair fault point.

Each of these levels to remote monitoring and maintenance center engineers to monitor the implementation of the specific operation as follows:

A fault: off an audible alarm, notify the maintenance engineers to the scene the fault point, which the pumping station equipment remote monitoring and maintenance center of communication failure, then check the remote monitoring and maintenance center communication system, and determining the fault point.

B level fault: off an audible alarm, and follow these steps:

1) receive alarm fault, in the configuration software in the access equipment of pumping station job related information;

2) in the management of the computer, open SY-RCS software, input failure of the pumping station control PLC IP address, and enter the username and password, click connect;

3) and PLC connected, open the Siemens programming software Step 7, uploading a program to manage computer;

4) by Step 7 software, the malfunction of the equipment by the corresponding procedures for online diagnosis;

5) to view the scene of the video signal, the fault region of a video picture and on-line program the results of diagnostic control, fault location;

6) lock fault components;

7) Notice of recent field service personnel, and fault information will be send to related departments (technical department, purchasing department, warehouse );

8) fill in fault diagnosis, the diagnosis of fault for data backup;

9) complete the diagnosis.

C level fault, follow these steps:

1) receive alarm fault, in the management of computer, open SY-RCS software, input failure of the pumping station control PLC IP address, and enter the username and password, click connect;

2) and PLC connected, open the Siemens programming software Step 7, uploading a program to manage computer;

3) by Step 7 software, the malfunction of the equipment by the corresponding procedures for online diagnosis;

4) to view the scene of the video signal, the fault region of a video picture and on-line program the results of diagnostic control, fault location;

5) lock fault components;

6) Notice of recent field service personnel, and fault information will be send to related departments (technical department, purchasing department, warehouse );

7) fill in fault diagnosis, the diagnosis of fault for data backup;

8) complete the diagnosis.

In four, the expected benefits

Through the Futurelooks ' s remote communication system structures of the unattended station integrated monitoring system, the key technique to realize the large-scale pumping station "unattended, fewer people watch" fully automatic control for pumping station management, synergism of depletion of numbers provided conditions, using optimization scheduling on-line operation, realize energy saving, efficiency, created enormous economic benefit.

Use" 3G" mobile communication technology, wireless communication technology with the traditional GPRS compared, using bandwidth is wider, higher frequency, such that the data transmission speed, large flow, meet the requirements of the field of industrial automation data real-time transmission, video signal of large amount of data transmission and other requirements.

Through this channel on PLC real-time monitoring program, download, will completely change the existing communication system for remote reading of data only, not on the equipment for on-line diagnosis of the malaise, will be more effective to improve the response speed of maintenance personnel. Professional maintenance personnel need only in the central control room will be able to carry out on-line remote pumping station equipment maintenance, reducing the maintenance process, shortens the maintenance time, reduce equipment failures due to the economic and security issues. Unattended station remote monitoring system, effectively reduces the operation labor intensity of management staff, an annual saving a lot of manpower and material resources.

The use of PLC data statistics and calculation, the motor power consumption of pumping station, the pump working condition, timely give engineers give maintenance forecast, so engineers can timely preventive maintenance, so that the pumping station is always in optimal working state.

Realization of network monitoring system, data sharing can be realized, convenient leader query, as the hub operation management and dispatching decision provides a convenient, guarantee for real-time, promoted the improvement of management level.

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