爾王莊暗渠泵站監(jiān)控系統(tǒng)改造及應(yīng)用

李全生，李戰(zhàn)濤，鄭艷麗

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津 寶坻301802）

爾王莊暗渠泵站監(jiān)控系統(tǒng)改造及應(yīng)用

李全生，李戰(zhàn)濤，鄭艷麗

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津 寶坻301802）

隨著水利現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，對(duì)泵站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)提出了更新的要求。原有的機(jī)械繼電保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代化管理的要求，文中介紹了引灤工程爾王莊暗渠泵站監(jiān)控系統(tǒng)信息化改造及應(yīng)用。

自動(dòng)控制；爾王莊泵站；監(jiān)控

1 概述

爾王莊暗渠泵站是引灤入津工程三大泵站中的一座主力泵站。該站安裝了10臺(tái)1400ZLQ6－7型立式全調(diào)節(jié)軸流泵，單機(jī)設(shè)計(jì)流量5．8m/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程7m。為了確保安全運(yùn)行，提高輸水效率以及自動(dòng)化控制水平，該站進(jìn)行了監(jiān)控系統(tǒng)的全面改造。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

泵站主控室操作臺(tái)上的常規(guī)控制改為在LCU柜觸摸屏、監(jiān)控計(jì)算機(jī)上操作。原系統(tǒng)中在控制柜中的控制功能改為由在新配置的10臺(tái)LCU柜內(nèi)的PLC實(shí)現(xiàn)。本次系統(tǒng)改造主要針對(duì)主機(jī)及輔機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。系統(tǒng)采用LCU，實(shí)現(xiàn)全站機(jī)組和公用系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控和生產(chǎn)過程管理，形成一個(gè)完整的開放型的以太網(wǎng)分層分布的泵站實(shí)時(shí)閉環(huán)過程控制系統(tǒng)。原有監(jiān)控系統(tǒng)為采用中控臺(tái)報(bào)警光子牌、警鈴等對(duì)主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警，主、輔機(jī)開機(jī)方式采用手動(dòng)開關(guān)操作?，F(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)終端為主控室計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)故障、事故報(bào)警，監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)主輔機(jī)的開停機(jī)操作。

2．1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

以暗渠泵站工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)為網(wǎng)絡(luò)核心，構(gòu)成監(jiān)控計(jì)算機(jī)與LCU的主體控制網(wǎng)絡(luò)，公用LCU通過網(wǎng)關(guān)連接綜保形成設(shè)備總線網(wǎng)絡(luò)，由其直接連接的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)。這樣就形成了設(shè)備總線層、控制網(wǎng)絡(luò)層、上位通訊層構(gòu)成的3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2．2 控制分層

系統(tǒng)3級(jí)控制功能分為就地操作，觸摸屏操作，監(jiān)控計(jì)算機(jī)操作。3級(jí)控制功能中的就地功能依靠被控設(shè)備的遠(yuǎn)程/就地切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 暗渠泵站連接示意圖

3 系統(tǒng)監(jiān)控方案

本系統(tǒng)在主控室共配置2臺(tái)服務(wù)器、2臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，其中服務(wù)器運(yùn)行Windows 2003 Server操作系統(tǒng)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)運(yùn)行Windows XP Professional操作系統(tǒng)。站控系統(tǒng)采用了GE公司的iFIX產(chǎn)品，數(shù)據(jù)通訊軟件與iFIX配套，還有根據(jù)不同設(shè)備具體要求編寫的通訊軟件，PLC編程軟件采用了Schneider公司的Unity Pro。

操作員工作站、語(yǔ)音報(bào)警工作站和通訊工作站均采用Windows操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議位TCP/IP。監(jiān)控系統(tǒng)的全部計(jì)算機(jī)都直接接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，LCU通過光纖采用光纜聯(lián)入以太網(wǎng)，使系統(tǒng)獲得高速通訊能力和資源共享。

系統(tǒng)采用分布式開放以太網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由上位信息層、站級(jí)監(jiān)控層及現(xiàn)地控制層構(gòu)成。工業(yè)以太網(wǎng)通過100MB快速光纖實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

為了滿足系統(tǒng)“無人職守”對(duì)系統(tǒng)可靠性的要求，整個(gè)系統(tǒng)的重要設(shè)備采用冗余技術(shù)，如主控／操作員工作站熱備技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)冗余技術(shù)等。

4 系統(tǒng)功能

暗渠泵站的監(jiān)控對(duì)象包括大泵機(jī)組設(shè)備、公用系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、綜保系統(tǒng)、輔機(jī)系統(tǒng)，有如下主要功能：

4．1 監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)

4．1．1 數(shù)據(jù)采集和處理

通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)LCU數(shù)據(jù)進(jìn)行采集（LCU數(shù)據(jù)采集于全站主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)）。監(jiān)控計(jì)算機(jī)將LCU數(shù)據(jù)做必要的預(yù)處理后，存于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)畫面顯示，制表打印及完成各種計(jì)算、控制等功能時(shí)使用。

4．1．2 事件報(bào)警

報(bào)警畫面順序顯示設(shè)備名稱、內(nèi)容及時(shí)間。事故報(bào)警時(shí)，發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警信息，并自動(dòng)關(guān)閉事故機(jī)組。對(duì)相關(guān)模擬量作追憶記錄。

4．1．3 實(shí)時(shí)控制與調(diào)節(jié)

根據(jù)運(yùn)行方式選擇，可由系統(tǒng)操作人員通過系統(tǒng)發(fā)出生產(chǎn)過程的控制及調(diào)節(jié)命令，監(jiān)視操作的全部流程，如機(jī)組開停機(jī)、葉角調(diào)節(jié)等自動(dòng)操作。

4．1．4 安全運(yùn)行監(jiān)視

操作人員通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)的顯示器界面，監(jiān)視泵站的生產(chǎn)過程和運(yùn)行情況，各點(diǎn)參數(shù)及其變化趨勢(shì)和設(shè)備狀態(tài)，在運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變更時(shí)操作人員能及時(shí)進(jìn)行分析和處理。

4．1．5 模擬光字牌

在監(jiān)控計(jì)算機(jī)以畫面形式模擬光字牌。當(dāng)發(fā)生緊急停機(jī)事件時(shí)，系統(tǒng)工作站的輔屏?xí)詣?dòng)顯示光字牌，供泵站運(yùn)行人員分析停機(jī)原因。

4．2 觸摸屏實(shí)現(xiàn)

觸摸屏作為人機(jī)操作界面，其對(duì)應(yīng)的監(jiān)視、控制功能與監(jiān)控計(jì)算機(jī)基本相同，但畫面顯示更便于操作。

5 計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫面

單獨(dú)泵組畫面如圖2所示，可以實(shí)時(shí)顯示每臺(tái)機(jī)組主要的關(guān)鍵數(shù)據(jù)：勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流、定子電壓、電機(jī)功率、功率因數(shù)及13點(diǎn)溫度顯示。

在泵組畫面上還可以進(jìn)行控制操作，點(diǎn)擊開機(jī)、關(guān)機(jī)按鈕系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)按照流程完成開機(jī)、關(guān)機(jī)指令。在條件滿足的情況下會(huì)亮起紅燈，在條件沒有滿足的情況下會(huì)亮起綠燈。此外在單獨(dú)機(jī)組畫面上有一個(gè)試驗(yàn)按鈕，點(diǎn)擊試驗(yàn)按鈕就可以有選擇地開啟或關(guān)閉開機(jī)流程中的任意選項(xiàng)。在條件滿足的情況下會(huì)亮起紅燈，反之亮起綠燈。在處理緊急情況時(shí)，每臺(tái)機(jī)組畫面上有1個(gè)緊急停止按鈕，點(diǎn)擊此按鈕可在緊急情況下停止本臺(tái)機(jī)組的控制流程。圖3為機(jī)組列表畫面，此畫面可實(shí)時(shí)顯示所有機(jī)組以及輔機(jī)設(shè)備的狀態(tài)，方便了運(yùn)行人員對(duì)機(jī)組的監(jiān)視。

圖2 單獨(dú)泵組畫面

圖3 機(jī)組列表畫面

6 結(jié)語(yǔ)

原監(jiān)控系統(tǒng)為比較落后的機(jī)械繼電保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)主輔機(jī)運(yùn)行情況不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控記錄。例如，原有監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)主機(jī)溫度的記錄采用人工記錄溫度巡檢儀上各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度，而現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)采用監(jiān)控計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成機(jī)組溫度報(bào)表；原有的開機(jī)方式為人工方式，手動(dòng)打開風(fēng)機(jī)、勵(lì)磁、冷卻水等輔機(jī)設(shè)備后打開主機(jī)開關(guān)進(jìn)行開機(jī)?，F(xiàn)有操作方式為操作人員只需在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上下達(dá)開機(jī)指令，輔機(jī)設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，主機(jī)自動(dòng)開機(jī)。這樣既提高了值班人員的工作效率，降低了運(yùn)行員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了誤操作，又提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了泵站現(xiàn)代化管理，是泵站運(yùn)行管理的技術(shù)核心，從根本上改變泵站的值班維護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)了泵站少人職守，為安全輸水提供了可靠保障。

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The improvement of supervisory control system at Erwangzhuang pump station

LI Quan－sheng， LI Zhan－tao，ZHENG Yan－li
（Luan River to Tianjin Project Management Office Erwangzhuang，Baodi301802，China）

With the rapid development of modern water， original supervisory control system is not satisfying．The article introduces the improvement of supervisory control system at Erwangzhuang pump station．

autocontrol； Erwangzhuang pump station； supervisory control

TV698．1

A

1672-9900（2010）05-0064-02

2010-08-13

李全生（1981-），男（漢族），天津?qū)氎嫒?，工程師，主要從事大型輸水泵站機(jī)電工程維護(hù)工作，（Tel）13821585665。