組態(tài)王軟件在城市防洪工程自動(dòng)化改造中的應(yīng)用

周春春

摘 要：組態(tài)王軟件具有純中文界面、編程方法簡單、實(shí)時(shí)記錄、報(bào)表記錄與實(shí)時(shí)打印且易調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。該文以小洋河?xùn)|支閘站為例，介紹“組態(tài)王”軟件的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：泵站 運(yùn)行 組態(tài)軟件 編程 自動(dòng)化改造 小洋河?xùn)|支閘站

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-02

在現(xiàn)代科技發(fā)展的帶動(dòng)下，自動(dòng)化控制研究不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)在控制領(lǐng)域中的應(yīng)用一日千里，項(xiàng)目工程實(shí)施中對(duì)自動(dòng)化控制的要求更加嚴(yán)格。自動(dòng)化控制工程中應(yīng)用自動(dòng)化組態(tài)軟件可以實(shí)現(xiàn)用戶按照實(shí)際需要靈活組態(tài)。組態(tài)屬于模塊化任意組合，組態(tài)軟件具有以下特征：（1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性；（2）封裝性（易學(xué)易用）；（3）通用性。

組態(tài)王是一種優(yōu)秀組態(tài)軟件，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)或線程，并保證實(shí)時(shí)性，杜絕數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象；還可以在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)過程中實(shí)現(xiàn)變量報(bào)警、變量報(bào)表、繪制變量趨勢曲線等重要功能；組態(tài)王軟件的專業(yè)設(shè)計(jì)可以使開發(fā)人員僅通過簡單的程序語言來完成，同時(shí)保持一定的外觀和可靠的應(yīng)用；由組態(tài)王軟件所開發(fā)的系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫是相互獨(dú)立的，既能滿足復(fù)雜的查詢要求，又能夠方便的進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)。

1 工程介紹

水利工程管理提出要進(jìn)行科學(xué)化和現(xiàn)代化管理，按照小洋河?xùn)|支自動(dòng)化改造方案，鹽城城市防洪管理處決定于 2012年 8月對(duì)小洋河進(jìn)行了泵站自動(dòng)化改造。由于該工程整改經(jīng)費(fèi)低于法定招標(biāo)額，該處邀請(qǐng)了江蘇省引江水利水電研究院為改造單位。改造內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)集控整改、水文數(shù)據(jù)的采集恢復(fù)、視頻監(jiān)控維修等項(xiàng)目。

小洋河?xùn)|支閘站工程是鹽城市城市防洪骨干工程之一，位于小洋河?xùn)|支出口與通榆河交匯處，屬于第Ⅲ防洪區(qū)第Ⅳ排區(qū)，設(shè)計(jì)排澇流量20 m3/s，為Ⅱ級(jí)水工建筑物；安裝1400ZLB-125型立式抽芯軸流泵三臺(tái)套，配套YL710-16立式異步電動(dòng)機(jī)，總裝機(jī)容量750 kW；設(shè)自排孔一孔，凈寬

6 m，布置于西側(cè)，閘上設(shè)汽-20掛100公路橋，凈寬7 m；采用微機(jī)監(jiān)控和視頻系統(tǒng)控制，工程總概算2685萬元。

2 小洋河?xùn)|支閘站自動(dòng)化整改方案

小洋河?xùn)|支閘站主要承擔(dān)防洪、抽排、自排的功能，與其他城市防洪項(xiàng)目相配合，將鹽城城市防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到近期50年一遇，遠(yuǎn)期100年一遇。每年5～10月，該工程發(fā)揮效益。自動(dòng)化系統(tǒng)整改方案在確保技術(shù)先進(jìn)的基礎(chǔ)上，還必須確保安全可靠、實(shí)用經(jīng)濟(jì)、操作維修簡單。

（1）系統(tǒng)組成本系統(tǒng)以1套上位監(jiān)控系統(tǒng)和1套PLC 現(xiàn)地控制單元為主要構(gòu)成，其中上位機(jī)與LCU間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)通過以太網(wǎng)達(dá)成，按照TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊；系統(tǒng)底層通訊則是總線通訊 MODBUS 規(guī)約。中央控制室中有2套監(jiān)控計(jì)算機(jī)，各配有1套監(jiān)控組態(tài)軟件，其中一臺(tái)服務(wù)器的工作是記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，打印機(jī)則在報(bào)表生成后打印出來。在現(xiàn)地控制單元中，高壓柜上的智能電氣儀表、機(jī)電保護(hù)器P127及P220通過RS485現(xiàn)場控制總線與PLC進(jìn)行通訊連接。現(xiàn)地PLC控制單位選用GE90-30冗余系統(tǒng)，GE-PLC由電源模塊，CPU模塊，冗余的電源模塊，數(shù)字量輸入、輸出模塊，模擬量輸入、輸出模塊、通訊模塊及背板組成。

（2）系統(tǒng)控制功能對(duì)泵站運(yùn)行控制方式分為兩種：自動(dòng)化控制與現(xiàn)場控制。在一般情況下采用自動(dòng)化控制，特殊情況如工程檢修采用現(xiàn)場控制。

自動(dòng)化控制：工作人員在中央控制室發(fā)出命令，通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制泵站運(yùn)行，并在人機(jī)界面監(jiān)視全部運(yùn)行過程。

現(xiàn)地手動(dòng)控制：在泵站機(jī)組調(diào)試或監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員可通過手動(dòng)方式，控制機(jī)組運(yùn)行。

（3）檢測和數(shù)據(jù)處理功能與信息數(shù)據(jù)庫的建立

①控制系統(tǒng)能檢測10 kV總進(jìn)線的電壓、電流值，以及手動(dòng)或自動(dòng)方式下的各電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況。

②計(jì)量泵站上、下游水位，根據(jù)水位落差的大小，調(diào)整開停機(jī)狀態(tài)，顯示和自動(dòng)保存存。

③能長期保存各種運(yùn)行記錄及數(shù)據(jù)，主要包括報(bào)警記錄、運(yùn)行操作記錄、運(yùn)行臺(tái)時(shí)、歷史水位等。連接到局域網(wǎng)或者因特網(wǎng)中的不同終端根據(jù)授權(quán)情況能夠即時(shí)地進(jìn)行查詢或者下載。

④顯示機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀況，顯示電機(jī)的負(fù)荷電流、電壓、有功、無功、定子及軸承溫度等。中央控制計(jì)算機(jī)既可以顯示各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，又能夠顯示數(shù)據(jù)處理后的各種表現(xiàn)形式，包括水位曲線圖，統(tǒng)計(jì)報(bào)表各類事件控制記錄等。

（4）計(jì)算機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為了確保小洋河?xùn)|支閘站的安全運(yùn)行，系統(tǒng)在上、下游、高壓室、低壓室、主廠房、電容補(bǔ)償室、中控室及辦公樓頂部共配置8臺(tái)監(jiān)控?cái)z像頭，通過PC硬盤錄像監(jiān)控系統(tǒng)即時(shí)查看現(xiàn)場情況并自動(dòng)存儲(chǔ)，倘若泵站運(yùn)行管理中出現(xiàn)事故或者故障時(shí)，工作人員能夠通過調(diào)用影像資料來判斷參考。圖像監(jiān)視系統(tǒng)分布情況見表1。

3 自動(dòng)化監(jiān)控軟件功能實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)化監(jiān)控軟件在亞控公司的組態(tài)王這一平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，以Windows2003中文版為OS，由施耐德工控機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)操作。整個(gè)系統(tǒng)的功能主要依靠包括登陸界面、主界面、操作票界面、控制界面和查詢界面等界面來實(shí)現(xiàn)。

3.1 系統(tǒng)權(quán)限

水利工程中應(yīng)用該系統(tǒng)，其安全性是關(guān)鍵所在。水利工程中泵站的調(diào)度關(guān)系到周圍地區(qū)百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全，必須杜絕非法操作，因此對(duì)于操作權(quán)限的設(shè)置必須謹(jǐn)慎。本系統(tǒng)對(duì)工作人員的操作權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定：系統(tǒng)管理員執(zhí)行全部權(quán)限（用戶的增刪或編輯、查看數(shù)據(jù)、參數(shù)的輸入及修改編輯等）；系統(tǒng)操作員僅對(duì)個(gè)人賬戶進(jìn)行操作，并查看相關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對(duì)每一位登陸操作的人員行為進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，方便在問題發(fā)生時(shí)查詢參考。

3.2 報(bào)警機(jī)制

報(bào)警機(jī)制是否完備對(duì)于能否安全運(yùn)行至關(guān)重要，本系統(tǒng)在每次運(yùn)行之前對(duì)所需要的條件（供水潤滑系統(tǒng)的狀態(tài)，定子、推力瓦軸承溫度等等）進(jìn)行合理性檢測和判斷，一旦系統(tǒng)檢測當(dāng)時(shí)處于非正常狀態(tài)，通過報(bào)警機(jī)制提醒操作人員立即針對(duì)性解決問題，并進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)查詢界面，方便操作人員直觀了解問題所在。

3.3 系統(tǒng)控制功能

組態(tài)軟件與硬件PLC結(jié)合能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)3臺(tái)10 kV異步電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。要實(shí)現(xiàn)泵站抽水自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，采用雙控制模式設(shè)計(jì)，分為計(jì)算機(jī)控制和現(xiàn)場手動(dòng)控制兩層結(jié)構(gòu)。這樣能夠使得在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)問題時(shí)，轉(zhuǎn)換為手動(dòng)模式，而不需要中斷電機(jī)運(yùn)行。以軟硬結(jié)合、多級(jí)保護(hù)來進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)。本系統(tǒng)采用微機(jī)保護(hù)器而不是以往的熱繼電器，在出現(xiàn)電機(jī)過流、欠壓等問題時(shí)能夠自動(dòng)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，沒有出現(xiàn)過誤

動(dòng)作。

3.4 數(shù)據(jù)采集和運(yùn)行報(bào)表記錄

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行觀測的目的是獲取有效數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)中同樣存儲(chǔ)有海量數(shù)據(jù)，如泵站上下游水位，電氣參數(shù)、溫度等等。該系統(tǒng)能夠根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行情況，得到每個(gè)時(shí)段電機(jī)的運(yùn)行臺(tái)時(shí)，避免了人工的誤統(tǒng)計(jì)。本軟件還提供了10 kV高壓開關(guān)柜、電容補(bǔ)償柜投入時(shí)間及運(yùn)行記錄，以便記錄電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

中控室內(nèi)有設(shè)有專門的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)歷史報(bào)表的查閱和調(diào)用：工作人員通過查詢對(duì)話框輸入查詢條件便能生成即時(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)表，并可以打印出來以供參考。

4 結(jié)語

小洋河?xùn)|支閘站工程自動(dòng)化系統(tǒng)利用組態(tài)軟件編制監(jiān)控軟件，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)較為可靠和穩(wěn)定，閘站控制中采用該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)泵站整體監(jiān)視和局部分析，對(duì)電機(jī)和泵站集中控制，有效減少工作時(shí)間，從而使工作效率提高一個(gè)

層次。

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