淺談微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在大東口泵站的應(yīng)用

江　偉

（益陽(yáng)市大東口電排管理站　益陽(yáng)市　413200）

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淺談微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在大東口泵站的應(yīng)用

江偉

（益陽(yáng)市大東口電排管理站益陽(yáng)市413200）

【摘要】文章介紹了大東口泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及特點(diǎn)，分析了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在使用過(guò)程中的問(wèn)題，并就微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用和管理提出建議。

【關(guān)鍵詞】泵站微機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化管理

益陽(yáng)市大東口泵站座落在益陽(yáng)市大通湖區(qū)金盆鎮(zhèn)五門(mén)閘堤段，2004年建成投入使用，泵站總裝機(jī)容量為10 000 kW，是湖南省規(guī)模較大的排澇泵站。該泵站采用了最新的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)，基本實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班、少人值守。

1　微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

大東口泵站的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大，模塊化程度高。監(jiān)控系統(tǒng)采用Windows2000操作平臺(tái)、以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，集成了COM/DCOM、ActiveX、VBA等最先進(jìn)的現(xiàn)代軟件技術(shù)，支持OPC、ODBC、DDE/NetDDE標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的先進(jìn)性、開(kāi)放性和可靠性充分體現(xiàn)了21世紀(jì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

該泵站的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為三層：

（1）中央控制層。中央控制層是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，其站控級(jí)由2臺(tái)主控機(jī)和工作站構(gòu)成，配有投影儀、打印機(jī)等輔助設(shè)備，并由一個(gè)單總線(xiàn)以太網(wǎng)形式聯(lián)成一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（2）現(xiàn)地控制單元層LCU。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制層在分布式控制系統(tǒng)中，主要是指針對(duì)某一特定的控制對(duì)象而設(shè)置的遠(yuǎn)方終端設(shè)備（RTU），又稱(chēng)現(xiàn)地控制單元（LCU），他們分別通過(guò)各自的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備（網(wǎng)卡），在相應(yīng)軟件支持下，與站控級(jí)一起連成一個(gè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它主要負(fù)責(zé)完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各種數(shù)據(jù)的采集、處理及事件的記錄，信息傳輸，設(shè)備控制、保護(hù)等工作。該站有7臺(tái)機(jī)組現(xiàn)地測(cè)控屏，其中4臺(tái)分別對(duì)4臺(tái)機(jī)組實(shí)施監(jiān)控，1臺(tái)現(xiàn)地測(cè)控屏對(duì)兩臺(tái)主變壓器進(jìn)行監(jiān)控，1臺(tái)對(duì)母線(xiàn)進(jìn)行監(jiān)控，1臺(tái)公用測(cè)控屏對(duì)泵站的公用系統(tǒng)，如油、氣、水系統(tǒng)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

（3）網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)接口。該泵站監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信分為兩類(lèi)——以太網(wǎng)通信和串行數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的上位機(jī)與各臺(tái)LCU之間可通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)用以太網(wǎng)形式通信，以實(shí)現(xiàn)各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸。

2　微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

（1）監(jiān)測(cè)功能。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵機(jī)組、變電站、機(jī)組輔助設(shè)備的各種電量、非電量運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和采集，并且根據(jù)采集參數(shù)的給定限值進(jìn)行監(jiān)視、報(bào)警、記錄等。

采集的數(shù)據(jù)主要包括：①電氣運(yùn)行參數(shù)采集和監(jiān)視：如電動(dòng)機(jī)的三相電壓、電流、有功、無(wú)功、頻率，主變壓器的三相電壓、電流和母線(xiàn)的電壓、電流等；②非電量的采集和監(jiān)視：如電動(dòng)機(jī)的各種溫度量、油位、水壓，水泵的葉片角度、轉(zhuǎn)速等；③開(kāi)關(guān)量的采集和監(jiān)視：如斷路器的位置、刀閘的位置、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、閘門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)等；④脈沖量的采集和累計(jì)：如電動(dòng)機(jī)和主變的有功、無(wú)功脈沖電度信號(hào)等；⑤上限值報(bào)警：主要有故障報(bào)警、事故報(bào)警等。

（2）控制功能。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)泵站的運(yùn)行狀態(tài)，按照主管運(yùn)行人員的安排和控制規(guī)律進(jìn)行自動(dòng)控制，設(shè)備的控制方式包括手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，二者可以互相切換。

監(jiān)控系統(tǒng)的主要控制功能如下：①主機(jī)組的開(kāi)機(jī)、停機(jī)；②變電站主變的投入、退出運(yùn)行；③斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的合跳閘；④機(jī)組輔助設(shè)備如油壓裝置、供水泵、排水泵、排風(fēng)扇等的控制；⑤水泵葉片角度的調(diào)節(jié)，勵(lì)磁設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制。

（3）保護(hù)功能。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)4臺(tái)機(jī)組主電機(jī)、2臺(tái)主變壓器、母線(xiàn)及站內(nèi)輔助設(shè)備的保護(hù)，確保設(shè)備的運(yùn)行安全，其主要保護(hù)功能有：

①主電動(dòng)機(jī)保護(hù)：包括差動(dòng)保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、負(fù)序過(guò)流保護(hù)、低電壓保護(hù)和失磁失步保護(hù)等；②主變保護(hù)：包括差動(dòng)速斷保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、零序過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流二段、過(guò)流三段保護(hù)、重瓦斯保護(hù)和溫度過(guò)高保護(hù)等；③母線(xiàn)保護(hù)：包括母線(xiàn)過(guò)流保護(hù)、低電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、單相接地保護(hù)等；④水泵機(jī)組保護(hù)：包括推力瓦、導(dǎo)軸瓦溫度過(guò)高保護(hù)，供水、供氣、供油系統(tǒng)出現(xiàn)異常后的控制保護(hù)等。

3　微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

該泵站采用自動(dòng)化程度比較高的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在檢測(cè)功能上能實(shí)時(shí)檢測(cè)記錄機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行或故障時(shí)的動(dòng)態(tài)參數(shù)，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)異常事故后能自動(dòng)診斷，其記錄的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，給運(yùn)行人員分析、判斷故障產(chǎn)生的原因提供了重要的參考信息；在控制功能上能夠自動(dòng)判斷機(jī)組的啟停條件，自動(dòng)檢測(cè)機(jī)組啟停的準(zhǔn)備程序，滿(mǎn)足機(jī)組的開(kāi)停機(jī)條件時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；在保護(hù)功能上實(shí)現(xiàn)了機(jī)組出現(xiàn)事故時(shí)自動(dòng)跳閘，避免故障影響的范圍和造成的損失進(jìn)一步擴(kuò)大。該泵站的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制方式相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）提高了泵站運(yùn)行的管理水平、減少了運(yùn)行值班人員，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

（2）減輕了泵站工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）減少了易損易耗品的更換，降低了運(yùn)行成本。

（4）保障了機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，提高了泵站的運(yùn)行效率。

（5）實(shí)現(xiàn)了泵站調(diào)度科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

（6）保證了防汛工作的順利進(jìn)行。

4　微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在泵站應(yīng)用中存在的問(wèn)題

（1）自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部存在一些缺陷，比如上位機(jī)和保護(hù)、監(jiān)控設(shè)備之間的通信協(xié)議不匹配，造成系統(tǒng)之間無(wú)法通訊。

（2）自動(dòng)化系統(tǒng)程序在設(shè)計(jì)上的不完善，造成了系統(tǒng)本身的抗干擾能力不強(qiáng)。

（3）微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)廠(chǎng)家技術(shù)人員對(duì)水泵機(jī)組的技術(shù)特性經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及管理等方面了解較少，與泵站運(yùn)行人員溝通不夠，設(shè)計(jì)的程序不能較好滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制要求。

（4）泵站運(yùn)行人員對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的了解不夠深入，操作過(guò)程中易出現(xiàn)失誤，比如下發(fā)了操作命令后操作不執(zhí)行等。

（5）控制現(xiàn)場(chǎng)中大量的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)變送器后，通過(guò)電纜輸入監(jiān)控微機(jī)，傳輸電纜之間相互干擾，導(dǎo)致采集的參數(shù)和控制的精度不高。

5　微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用和管理上的建議

（1）在運(yùn)行實(shí)踐中，要不斷完善自動(dòng)化微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，不斷更新監(jiān)控計(jì)算機(jī)，不斷升級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控程序，以適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展對(duì)泵站設(shè)備的要求。

（2）加強(qiáng)對(duì)泵站運(yùn)行人員的技術(shù)培訓(xùn)，讓他們深入了解自動(dòng)化系統(tǒng)的原理，熟練掌握各種操作知識(shí)，提升處理各種運(yùn)行故障的能力。

（3）不斷改造與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不相匹配的設(shè)備，使自動(dòng)化系統(tǒng)之間的通訊正常高速，滿(mǎn)足自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制的要求。

（4）在操作系統(tǒng)中設(shè)置多層安全程序，當(dāng)運(yùn)行人員出現(xiàn)錯(cuò)誤操作時(shí)能夠自動(dòng)閉鎖，防止誤操作。

（5）監(jiān)控系統(tǒng)盡量采用開(kāi)放性硬、軟件和工控設(shè)備，便于將來(lái)為滿(mǎn)足某種監(jiān)控要求而要擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。

（6）泵站管理單位應(yīng)采取有效的技術(shù)手段和管理措施防止計(jì)算機(jī)病毒對(duì)系統(tǒng)的侵害，任何設(shè)備、新軟件接入系統(tǒng)前必須進(jìn)行病毒檢測(cè)；禁止在系統(tǒng)中進(jìn)行與監(jiān)控?zé)o關(guān)的操作。

參考文獻(xiàn)

［1］匡正.大型泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成及管理［J］.自動(dòng)化應(yīng)用，2014，（1）：36-38，72.

作者簡(jiǎn)介：江偉（1980-），男，湖南益陽(yáng)人，工程師，從事泵站運(yùn)行及機(jī)電工程管理方面的工作。

收稿日期：（2015-12-28）