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第1章 泵站系统组成 1

1.1 水泵类型 1

1.1.1 离心泵 1

1.1.2 轴流泵 4

1.1.3 混流泵 8

1.1.4 潜水电泵 9

1.1.5 水轮泵 10

1.2 水泵选型 12

1.2.1 水泵选型原则 12

1.2.2 水泵选型中的几个问题 13

1.2.3 水泵选型的方法和步骤 15

1.3 电动机 19

1.3.1 电动机的类型选择 20

1.3.2 大型立式同步电动机的结构 20

1.3.3 电动机配套功率的确定 23

1.3.4 电动机转速的确定 24

1.3.5 水泵机组对电动机起动特性的要求 24

第2章 泵站的辅助设备 28

2.1 供油系统 28

2.1.1 泵站用油种类 28

2.1.2 油的作用 28

2.1.3 油系统的组成 29

2.1.4 供油的自动控制系统 35

2.2 供气系统 40

2.2.1 压缩空气的用途 40

2.2.2 压缩空气系统 40

2.2.3 抽真空系统 43

2.2.4 压缩空气装置自动控制 46

2.3 水系统 48

2.3.1 供水系统 48

2.3.2 排水系统 53

2.3.3 技术供水装置自动控制 57

2.3.4 集水井排水装置自动控制 59

2.4 通风与起重设备 61

2.4.1 通风设备 61

2.4.2 起重设备 63

第3章 泵站自动喷水灭火系统 65

3.1 泵站自动喷水灭火系统简介 65

3.1.1 概述 65

3.1.2 自动喷水灭火系统的选择 65

3.1.3 闭式自动喷水灭火系统 67

3.1.4 开式自动喷水灭火系统 73

3.2 自动喷水灭火系统组件 76

3.2.1 供水设备 76

3.2.2 消防水泵 78

3.2.3 消防水泵接合器 78

3.2.4 配水管网 78

3.2.5 喷头 79

3.2.6 报警阀组 83

第4章 工控机概述 89

4.1 工控机的特点 89

4.1.1 工业控制计算机的概念 89

4.1.2 工控机的特点 89

4.2 工控机及系统的分类与组成 91

4.2.1 工控机的分类 91

4.2.2 典型工控机及系统的组成 92

4.3 工控机及系统的应用与发展 94

第5章 工控机组成与选配 98

5.1 典型PC总线工控机组成 98

5.1.1 工控机机箱 98

5.1.2 无源底板 99

5.1.3 CPU卡 100

5.2 工控机的选配 101

5.2.1 工控机主要品牌选择 102

5.2.2 工控机产品品种选择 102

5.3 可编程自动化控制器 106

第6章 工控机总线技术 113

6.1 计算机总线技术基础知识 113

6.1.1 内部总线 113

6.1.2 系统总线 114

6.1.3 外部总线 114

6.2 工控机总线 115

第7章 工控机I/O板卡基础 121

7.1 数据采集与控制卡的基本任务 121

7.2 I/O信号的种类与接线方式 121

7.2.1 开关量输入信号的种类与接线方式 122

7.2.2 开关量输出信号的种类与接线方式 124

7.2.3 模拟量输入／输出信号的种类与接线方式 126

7.3 数据采集板卡选择参数I/O接口模板名词浅释 127

7.3.1 板卡选择参数 127

7.3.2 接口模板名词注释 129

第8章 工业控制系统通信技术 131

8.1 概述 131

8.2 数字信号传输与通信系统原理 132

8.3 计算机串行通信分类 134

8.4 RS-232C串行通信接口标准 136

8.5 RS-422与RS-485串行通信接口标准 141

8.6 USB通用串行接口标准 145

第9章 现场总线技术和工业以太网 148

9.1 现场总线的概念和特点 148

9.2 FCS对工业控制系统发展的影响 149

第10章 集散控制系统 151

10.1 集散控制系统概述 151

10.2 集散控制系统的软／硬件结构 152

10.3 DCS系统选型 155

第11章 工业控制软件系统 156

11.1 工业控制软件系统的主要特性 156

11.2 组态软件的功能和特点 156

11.3 工业监控组态软件的产生及发展 158

11.4 几种知名组态软件的概述 160

第12章 iFix开发应用 161

12.1 iFix软件简介 161

12.1.1 iFix的起源 161

12.1.2 iFix的概况 162

12.1.3 iFix特性 162

12.1.4 iFix分类 166

12.2 iFix常用通信驱动 169

12.2.1 Modbus-rtu 169

12.2.2 Modbus-TCP 177

12.2.3 GE9 185

12.2.4 OPC 191

12.3 Microsoft SQL Server简介 196

12.3.1 SQL Server的安装 196

12.3.2 SQL Server的基本操作 202

12.4 工程案例 209

12.4.1 界面设计 210

12.4.2 通信及驱动配置 214

12.4.3 数据的显示 226

第13章 PLC的基础知识 229

13.1 概述 229

13.1.1 可编程控制器的产生和发展 229

13.1.2 可编程序控制器的定义 230

13.1.3 可编程序控制器的特点 231

13.1.4 PLC与各类控制系统的比较 233

13.1.5 PLC与控制系统的类型 234

13.1.6 PLC的应用 235

13.1.7 PLC发展的趋势 235

13.2 PLC的构成 238

13.2.1 PLC的硬件 238

13.2.2 PLC的软件 241

13.2.3 可编程控制器的分类 243

13.2.4 PLC的性能指标 245

13.3 PLC的工作原理 246

13.3.1 可编程控制器的等效电路 246

13.3.2 PLC循环扫描过程工作方式 248

13.3.3 扫描周期和输入、输出滞后时间 252

第14章 FX系列PLC的体系结构 255

14.1 FX系列PLC简介 255

14.1.1 FX系列PLC型号命名方式 255

14.1.2 FX系列PLC的技术指标 256

14.1.3 FX系列PLC的性能比较 257

14.2 FX2N系列PLC的硬件结构 257

14.2.1 主机面板结构 257

14.2.2 FX2N系列PLC的技术特点、技术指标 258

14.2.3 FX2N系列PLC的结构模块 260

14.2.4 FX2N系列PLC常用单元 265

14.3 FX2N系列PLC内部资源 268

14.3.1 输入、输出继电器的编号及其功能 269

14.3.2 辅助继电器的编号及其功能 270

14.3.3 状态继电器的编号及其功能 271

14.3.4 定时器的编号及其功能 271

14.3.5 内部计数器的编号及其功能 272

14.3.6 数据寄存器的编号及其功能 276

14.3.7 指针的编号及其功能 277

第15章 三菱FX系列PLC特殊功能模块 278

15.1 模拟量I/O特殊模块 278

15.1.1 FX2N-4AD输入模块 278

15.1.2 温度刖D输入模块 281

15.1.3 FX2N-2DA输出模块 283

15.1.4 增益、偏移量设定 285

15.2 高速计数模块 287

15.3 可编程凸轮控制器模块 291

15.3.1 缓冲寄存器及设置 291

15.3.2 应用实例 293

15.4 通信模块 294

15.4.1 FX2N-232-BD 294

15.4.2 FX2N-485-BD 296

第16章 施耐德Twido PLC系统 297

16.1 Twido系列PLC模块的组成和分类 297

16.2 Twido系列CPU模块 298

16.3 Twido系列I/O扩展模块 300

16.4 Twido系列通信模块 304

第17章 PLC网络与通信 308

17.1 网络与通信的基础知识 308

17.1.1 数据通信的基本方式 308

17.1.2 数据通信的主要技术指标 309

17.1.3 差错控制 309

17.1.4 RS-232C、RS-422/RS-485串行通信接口 309

17.1.5 工业局域网概述 313

17.2 OMRON PLC通信系统综述 315

17.2.1 链接系统 315

17.2.2 网络系统 316

17.3 OMRON链接系统 318

17.3.1 Host Link系统 318

17.3.2 PC Link系统 332

17.4 典型PLC网络 340

17.4.1 Ethernet网络系统 340

17.4.2 Controller Link网络系统 345

17.5 PLC网络通信工程实例 349

17.5.1 污水处理PLC控制网络 350

17.5.2 轮胎厂PLC控制网络 352

第18章 泵站二次回路系统 355

18.1 泵站二次回路基本知识 355

18.1.1 电气文字符号 356

18.1.2 电气图形符号 358

18.2 泵站断路器的距离控制 358

18.2.1 按对象分别操作的强电控制 359

18.2.2 闪光装置 364

18.3 泵站信号系统 364

18.3.1 位置信号 365

18.3.2 事故信号 365

18.3.3 故障信号 367

18.3.4 保护装置动作信号 369

18.3.5 中央信号系统 370

18.4 泵站电气测量系统 371

18.4.1 强电“一对一”电气测量 371

18.4.2 弱电选线测量 372

18.4.3 互感器的配置 373

18.5 绝缘监视装置 374

18.5.1 直流系统的绝缘监视 374

18.5.2 交流系统的绝缘监视 375

18.6 泵站操作电源 376

18.6.1 泵站操作电源作用及要求 376

18.6.2 站用变压器的接线方式 377

18.6.3 硅整流电容器储能直流操作电源 378

18.6.4 智能型直流操作电源 380

18.7 二次接线安装图 381

18.7.1 展开图中的回路编号 381

18.7.2 屏面布置图 383

18.7.3 端子排图 385

18.7.4 屏背面接线图 388

第19章 泵站电气继电保护基础知识 392

19.1 泵站继电保护概述 392

19.1.1 电力系统的故障和不正常运行状态 392

19.1.2 继电保护的基本原理 393

19.1.3 继电保护的任务及要求 393

19.1.4 继电保护装置的组成 395

19.1.5 继电保护的分类 395

19.2 互感器 397

19.2.1 电压互感器 397

19.2.2 电流互感器 400

19.3 继电器 403

19.3.1 继电器（relay）的工作原理和特性 403

19.3.2 电磁式继电器的工作原理和特性 404

19.3.3 热敏干簧继电器 408

19.3.4 固态继电器（SSR） 408

19.3.5 继电器主要产品技术参数 409

19.3.6 继电器技术的发展 410

第20章 微机继电保护概述 411

20.1 微机继电保护及其发展 411

20.1.1 继电保护及微机继电保护 411

20.1.2 微机继电保护的发展现状 411

20.1.3 微机继电保护的发展趋势 414

20.2 微机继电保护系统的组成 416

20.3 微机继电保护的特点 416

第21章 微机继电保护的硬件原理 418

21.1 微机保护装置硬件概述 418

21.2 数据采集系统 419

21.2.1 基于A/D转换的数据采集系统组成 419

21.2.2 电压形成回路 419

21.2.3 模拟低通滤波器 420

21.2.4 采样保持电路 421

21.2.5 模拟多路转换开关 424

21.2.6 模数转换器 425

21.2.7 VFC型数据采集系统 432

21.3 基于DSP的数据采集系统 434

21.3.1 数据采集系统的硬件结构 434

21.3.2 软件设计 436

21.4 CPU主系统及网络通信 437

21.4.1 CPU主系统的概述 437

21.4.2 微机保护中的常用芯片的应用特点 439

21.4.3 微机保护通信网络 441

21.5 开关量的输入及输出回路 442

21.5.1 开关量输入回路 442

21.5.2 开关量输出回路 445

第22章 泵站电流保护和电压保护 447

22.1 无时限电流速断保护 447

22.2 带时限电流速断保护 449

22.3 过电流保护 450

22.4 三段式电流保护 456

22.5 方向过电流保护 457

22.5.1 双电源线路采用电流保护存在的问题 457

22.5.2 方向过电流保护的工作原理 458

22.5.3 方向过电流保护的原理图 459

22.6 电压保护 461

第23章 电力网接地故障零序电流保护 464

23.1 不对称短路分析 464

23.1.1 对称分量法的应用 464

23.1.2 电力系统中各组件的各序电抗 465

23.1.3 不对称短路的三序网络图 466

23.1.4 对称分量滤过器 467

23.2 电力网接地故障的零序电流保护 469

23.2.1 大接地电流系统中接地短路的零序保护 469

23.2.2 小接地电流系统的单相接地保护 471

第24章 泵站变压器保护 475

24.1 变压器故障和不正常工作状态 475

24.2 变压器瓦斯保护 476

24.3 变压器电流速断保护 478

24.4 变压器纵联差动保护 479

24.5 变压器过电流保护 484

24.6 变压器过负荷保护 488

24.7 变压器单相接地保护 488

第25章 泵站电动机及电容器保护 491

25.1 电动机故障及不正常工作状态 491

25.2 电动机电流速断保护 492

25.3 电动机纵差保护 493

25.4 电动机单相接地保护 495

25.5 电动机过负荷保护 496

25.6 电动机低电压保护 498

25.7 同步电动机失步保护 499

25.8 泵站同步电机保护实例 501

25.9 电容器保护 502

25.9.1 概述 502

25.9.2 并联电容器组的通用保护 502

25.9.3 电容器组内部故障的专用保护 504

第26章 泵站励磁控制简介 507

26.1 励磁控制系统的作用 507

26.1.1 维持发电机机端电压 507

26.1.2 在并列运行的发电机间合理分配无功功率 507

26.1.3 提高电力系统的稳定性 508

26.2 励磁方式的分类 508

26.2.1 他励带静止二极管整流方式 509

26.2.2 他励带旋转半导体整流器方式（无刷励磁方式） 510

26.2.3 自并励励磁方式 511

26.3 励磁控制理论的发展 512

26.3.1 同步发电机和电力系统对励磁系统的要求 513

26.3.2 励磁控制理论的发展 513

26.4 励磁控制器国内外研究状况 515

26.5 微机励磁控制器 517

26.5.1 微机励磁控制器的特点 517

26.5.2 微机励磁控制器的总体结构 518

第27章 泵站励磁系统基本构成及其工作原理 520

27.1 测量比较单元 521

27.1.1 测量变压器及整流电路 521

27.1.2 滤波电路 522

27.1.3 比较整定电路 523

27.2 调差单元 524

27.2.1 并列运行机组间的无功功率分配 525

27.2.2 调差系数整定 526

27.2.3 调差单元的基本原理和实现 526

27.3 综合放大单元 526

27.3.1 综合放大单元的任务和要求 527

27.3.2 用运算放大器构成典型基本环节 527

27.3.3 用运算放大器构成综合放大单元 528

27.4 移相触发单元 529

27.4.1 触发脉冲的种类和要求 530

27.4.2 同步信号 530

27.4.3 模拟式移相触发电路分类和基本原理 531

27.4.4 晶闸管触发控制集成电路 531

27.5 励磁限制单元 533

27.5.1 最大励磁电流瞬时限制 533

27.5.2 反时限延时过励磁电流限制 534

27.5.3 功率柜最大出力限制 534

27.5.4 空载强励限制 535

27.5.5 欠励限制（最小励磁限制） 535

27.5.6 伏赫限制 535

27.5.7 无功功率过载限制 536

27.6 辅助控制单元 536

27.6.1 励磁系统稳定器（ESS） 537

27.6.2 励磁机时间常数补偿环节 537

27.7 励磁系统主回路 538

27.7.1 励磁功率单元 538

27.7.2 灭磁保护 538

27.7.3 过电压保护 540

第28章 泵站直流系统 542

28.1 直流电源的设置 542

28.2 蓄电池组的运行方式 544

28.2.1 充放电方式运行的特点 544

28.2.2 浮充电方式运行的特点 544

28.2.3 蓄电池的均衡充电 545

28.3 铅酸蓄电池的构造与特性 545

28.3.1 铅酸蓄电池的基本构造 546

28.3.2 蓄电池的电动势 546

28.3.3 蓄电池的放电特性与蓄电池的容量 547

28.3.4 蓄电池的充电与充电特性 551

28.3.5 蓄电池的自放电 554

28.3.6 密封铅酸蓄电池 555

28.4 镉镍蓄电池的构造与特性 556

28.4.1 镉镍蓄电池的基本构造 556

28.4.2 镉镍蓄电池的工作原理 556

28.4.3 镉镍蓄电池的特性 557

28.4.4 镉镍蓄电池的运行方式 559

第29章 防雷工程技术概述 561

29.1 人身防雷 561

29.1.1 行政措施 561

29.1.2 雷电造成人身事故的规律 561

29.1.3 个人防雷常识 562

29.1.4 雷击后的救护 563

29.1.5 谈一点野外作业的防雷 563

29.2 建筑防雷概述 564

29.2.1 雷击建筑物的规律 564

29.2.2 关于避雷装置 568

29.2.3 关于防雷接地 575

29.2.4 展望 577

29.3 雷电电磁脉冲防护 581

29.3.1 概述 581

29.3.2 架空导体的防护 586

29.3.3 埋入地-V设施的防护 589

29.3.4 计算机和其他微电子设备防护 591

29.4 现代防雷的策略 592

29.4.1 按地区规划统一防雷 592

29.4.2 躲、引、拒三种策略的运用 593

29.4.3 综合防雷的思考 594

第30章 泵站防雷与过电压保护 597

30.1 雷电流及雷过电压 597

30.1.1 雷电放电 597

30.1.2 雷电流波形与雷电流幅值 597

30.1.3 雷过电压 598

30.2 避雷针与避雷线的保护范围 599

30.2.1 避雷针的保护范围 599

30.2.2 避雷线的保护范围 600

30.3 避雷器 601

30.3.1 保护间隙 601

30.3.2 阀型避雷器 601

30.3.3 氧化锌避雷器 607

30.4 发电厂的接地装置 609

30.4.1 接地电阻的基本概念 609

30.4.2 接地电阻的允许值 610

30.4.3 接触电压和跨步电压 611

30.4.4 发电厂的接地装置 612

30.4.5 电子系统撞地要求和接地方式 613

30.5 发电厂的防雷保护 615

30.5.1 发电厂的直击雷保护 615

30.5.2 发电厂的入侵波与避雷器的保护作用 616

30.6 操作过电压 617

30.6.1 工频电压升高 617

30.6.2 切除空载长线路时的过电压 618

30.6.3 空载线路的合闸过电压 620

30.6.4 切除空载变压器引起的过电压 622

30.6.5 间歇电弧过电压 622

30.7 谐振过电压 623

第31章 泵站系统二次防雷 627

31.1 二次防雷概述 627

31.2 泵站系统二次设备SPD防雷技术 629

31.2.1 范围 629

31.2.2 规范性引用文件 629

31.2.3 术语和定义 629

31.2.4 总则 631

31.2.5 接地与屏蔽 631

31.2.6 SPD配置原则与基本参数要求 632

31.2.7 SPD安装 633

31.2.8 竣工验收、运行维护检测 634

第32章 传感器基本知识 635

32.1 传感器的作用 635

32.2 传感器的定义与组成 636

32.2.1 传感器的定义 636

32.2.2 传感器的组成 636

32.3 传感器的分类 637

32.3.1 按传感器的工作机理分类 637

32.3.2 按构成原理分类 637

32.3.3 根据传感器的能量转换情况分类 638

32.3.4 按照物理原理分类 638

32.3.5 按照传感器的用途分类 638

32.3.6 按照传感器的材料分类 638

32.3.7 按照不同的技术特点分类 639

32.4 传感器的性能指标 640

32.5 对传感器的一般要求 644

第33章 温度传感器 646

33.1 温标 646

33.2 膨胀式温度传感器 646

33.2.1 液体膨胀式温度传感器 647

33.2.2 固体膨胀式温度传感器 648

33.2.3 压力式温度传感器 648

33.3 热电式温度传感器 651

33.4 电阻式温度传感器 653

33.5 半导体热敏电阻 656

第34章 压力传感器 659

34.1 压力的概念及单位 659

34.2 液柱测压原理 660

34.3 弹性变形测压原理 662

34.3.1 弹簧管 662

34.3.2 膜片与膜盒 664

34.3.3 波纹管 664

34.4 应变式压力传感器 665

34.4.1 电接点压力表及压力开关 665

34.4.2 电远传压力表式传感器 666

34.4.3 应变电阻式传感器 669

34.5 电容式压力变送器 672

第35章 流量传感器 675

35.1 概述 675

35.2 容积式流量计 675

35.3 速度式流量计 678

35.4 差压式流量传感器 679

35.5 漩涡流量传感器 682

35.6 电磁及超声式流量计 685

第36章 物位传感器 688

36.1 概述 688

36.2 浮力式液位传感器 689

36.3 超声式物位传感器 692

第37章 转速、速度传感器 696

37.1 电磁感应转速传感器 696

37.2 霍耳转速传感器 697

37.3 磁敏电阻转速传感器 698

37.4 电涡流型转速传感器 699

37.5 光电式转速传感器 700

37.6 测速发电机法 704

第38章 成分传感器 705

38.1 半导体式气体传感器 705

38.2 接触燃烧型气体传感器 707

38.3 热传导型气体传感器 709

38.4 含水量和湿度 710

38.5 油分浓度传感器 715

第39章 泵站自动化系统的常用传感器 719

39.1 压力传感器 719

39.2 液位传感器 720

39.2.1 超声波水位计 720

39.2.2 浮子水位计 722

39.2.3 投入式水位计 726

39.2.4 自收揽水位计 729

39.3 闸门开度测控仪 731

39.4 温湿度传感器 737

第40章 泵站自动化系统常见故障现象及处理方法 738

40.1 上位机软件显示设备状态不正确、无数据 738

40.2 在上位机上无法实现自动化操作 745

40.3 保护不跳闸或者给出分闸信号现场不动作 747

40.4 自动屏柜烧保险现象 747

40.5 上位机显示的传感器数据错误或无显示 748

40.6 闸门开度仪没数据或现场数据与实际高度对不上 750

40.7 温度巡检仪上位机读数错误 753

40.8 视频画面不清晰或受到干扰 754

40.9 视频丢失 756

40.10 红外摄像机晚上效果变差 757

40.11 摄像机或云台无法控制 758

40.12 逆变电源不能正常工作 759

40.13 UPS电源不能正常工作 760

40.14 计算机不能正常工作 761

参考文献 762