基于XT960的泵站监控方案

1. 前言

利用最新的自动化技术对泵站进行监控，已越来越成为一种趋势。一般的泵站监控采用PLC＋变送器实现，主要监测的对象包括：

水泵的三相电压、三相电流，以及水泵的开停状态；
水泵的远程开停控制；
泵站的液位、出水管压力和流量。

采用的变送器或传感器包括：三相电压变送器、三个电流变送器、流量计、压力变送器、液位传感器。

采用腾控科技XT960宽温可编程电气保护控制器的泵站监控方案，将电力信号采集、电力保护与可编程控制集成于一体，主要监测的对象包括：

水泵的三相电压、三相电流、三相功率、三相无功功率、功率因数、频率、谐波、电压电流向量图等电参量；
水泵的开停状态检测；
水泵的过电流保护、不平衡（负序过流）保护、接地（零序过流）保护、启动时间过长保护、堵转保护、反时限过负荷保护、欠电压保护、过电压保护等保护功能；
水泵的远程开停控制；
泵站的液位、出水管压力和流量；
波形记录、故障录波、数据存储等功能。

采用的变送器或传感器包括：三相电流互感器、流量计、压力变送器、液位传感器。

比较两种方案，后一种方案有以下诸多优点：

采用先进的算法直接测量，不需要三相电压变送器和三相电流变送器，降低成本，减少接线，便于安装；
功能强大，综合的测量和保护功能保证水泵的可靠运行，并支持远程维护；
宽温设计，工作温度范围为－40℃至85℃，适应各种恶劣环境。

2. 系统结构

XT960作为泵站监控的核心测控保护单元，系统一般可分为三层：

现场层： 水泵、XT960控制器、电流互感器、压力变送器、液位传感器、流量计等；
控制层： XT960宽温可编程电气保护控制器及通信网络；
监控层： 上位机、触摸屏、SCADA系统或远程调度中心。

XT960通过三相电流互感器采集水泵电流，电压信号直接接入XT960的电压输入端子；通过模拟量输入接口连接压力变送器、液位传感器、流量计等，其中水位信息、出水口压力经变送器转换为4～20mA信号接入模拟量输入通道；通过开关量输入采集水泵运行状态、告警信号及接触器位置、阀位置等信号；通过继电器输出实现水泵远程开停控制、跳闸或告警输出。XT960提供1个10M/100M以太网接口，支持MODBUS/TCP协议，同时提供2个RS232/485接口，支持MODBUS协议或自由口编程，可方便地与上位机、RTU或SCADA系统通信，实现泵站的远程监控和科学管理。

3. XT960功能简介

3.1 核心架构

XT960采用双CPU设计，主CPU采用双核A7处理器，最高时钟可达1.2GHz，配置128M DDR3存储器和8G EMMC存储器。支持IEC61131-3标准的编程环境，提供T9系列产品的各种功能块，如串口自由口编程、MODBUS功能块、PID、模糊控制功能块等。

3.2 电力测量功能

交流采样：Ua、Ub、Uc（0～400V）和Ia、Ib、Ic（0～5A），12位A/D；
可计算电压有效值、电流有效值、三相功率、三相无功功率、功率因数、频率、谐波等数据；
支持电压电流向量图、波形记录、故障录波、电能计算等功能。

3.3 I/O配置

类型	数量	规格
模拟量输入（AI）	3路	12位A/D，可选0-10V或0-20mA
开关量输入（DI）	8路	光电隔离
继电器输出（DO）	2路+3路	常开常闭触点，AC250V/3A或DC30V/3A（2路）；常开触点，AC250V/5A或DC30V/5A（3路）
模拟量输出（AO）	1路	12位D/A，可选0~10V、0~5V或0~20mA

3.4 保护功能

XT960支持多种低压保护功能，包括：

三段过流保护；
过电压保护、欠电压保护；
缺相/负序电流保护；
逆相序/负序电压保护；
反时限过流保护；
电动机启动/堵转保护；
零序保护。

3.5 通信与接口

1个10M/100M以太网接口，支持MODBUS/TCP协议；
2个RS232/485接口，支持MODBUS协议或自由口编程；
支持MODBUS、MODBUS TCP/IP、腾控TCBUS协议、腾控TCNET协议等。

3.6 环境适应性

供电：AC90～264V；
工作温度：－40℃～85℃；
湿度：5%~95%RH无凝露；
防护等级：IP20；
尺寸：169×134×63mm。

4. 泵站监控功能实现

4.1 数据采集

水泵三相电压、三相电流、功率、功率因数、用电量等电参量，直接由XT960采集，无需额外变送器；
泵站液位采用投入式水位变送器，转换为4～20mA信号接入XT960模拟量输入通道；
出水管压力经压力变送器转换为4～20mA信号接入模拟量输入通道；
流量信号如为4～20mA可直接接入模拟量输入；如为脉冲信号可接入开关量输入进行计数；如为电磁流量计等智能流量计，可通过RS232/485串口通信实现。

4.2 保护与控制

XT960提供三段过流保护、过电压保护、欠电压保护、缺相/负序电流保护等，确保水泵安全运行；
通过继电器输出控制水泵的启停和阀的开关，可实现电动机不同的启动和停止方式；
通过模拟量输出（0~10V/0~20mA）可控制变频器，实现远程调节或本地调节控制。

4.3 远程监控

通过以太网接口和RS232/485接口，XT960可接入SCADA系统或远程调度中心；
支持MODBUS/TCP协议，便于与上位机系统集成；
具备波形记录、故障录波和数据存储功能，为故障分析和远程诊断提供数据支撑。

5. 结束语

腾控科技XT960宽温可编程电气保护控制器集电力信号采集、电力保护和可编程控制于一体，非常适合于泵站监控应用。其宽温设计（－40℃～85℃）、强大的电力测量和保护功能、灵活的通信接口以及标准化的编程环境，使其成为系统集成商在泵站监控项目中的理想选择。腾控科技的产品已广泛应用于水源井监控、油井监控、泵站监控、闸门监控、电动机控制等领域，从西气东输到奥运工程、从唐家山堰塞湖到各大油田油井监控，均有腾控科技的应用案例。