自動化監(jiān)控系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用

楊衛(wèi)健

摘 要：自動化監(jiān)控系統(tǒng)是水利工程建設(shè)過程中必不可少的基礎(chǔ)性設(shè)施，對提高水利工程的現(xiàn)代化管理水平具有十分重要的作用。本文結(jié)合某泵站工程實例，對該泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了分析，并詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的控制及操作，對同類工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：自動化監(jiān)控系統(tǒng)；泵站；應(yīng)用

中圖分類號：TV523 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水利工程作為保障國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其工程建設(shè)越來越受重視。其中泵站是水利工程中的重要組成部分，在防洪排澇、引水灌溉及供給水方面具有十分重要的作用。為更好地發(fā)揮泵站的功能效益，確保泵站運行的穩(wěn)定性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，合理設(shè)計自動化監(jiān)控系統(tǒng)十分必要?；诖耍疚膶δ潮谜竟こ套詣踊O(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了介紹。

1.工程案例

某泵站為大型泵站，主要作用有農(nóng)業(yè)灌溉、防洪排澇、航運通行等。該泵站一共有4個分站，它們分別為A站、B1站、B2站以及B3站。其中，A站在03年進(jìn)行了改造，加入了電子監(jiān)控系統(tǒng)；B1站則是在00年時就開始了改造計劃，但是因為當(dāng)時經(jīng)濟(jì)條件不好，投入的資金不足，所以監(jiān)控系統(tǒng)整體的配置比較差，有許多控制功能都無法實現(xiàn)；B2站中包含有一套完整的信息采集系統(tǒng)，不過該系統(tǒng)只能用于采集泵站機組的各項參數(shù)，而對于機組的控制與保護(hù)還是需要依靠傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)控制系統(tǒng)；B3站的控制與保護(hù)也是依靠傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)控制系統(tǒng)。在本次改造計劃當(dāng)中，對A站現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了升級，并在B1、B2、B3三個分站當(dāng)中引入了新型電子監(jiān)控系統(tǒng)、繼電器以及視頻監(jiān)控。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 電子監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該泵站的電子監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為分層結(jié)構(gòu)，沒有固定值班人員，每次只安排幾個人輪流進(jìn)行巡檢。各分站指揮中心受總指揮中心的調(diào)度，負(fù)責(zé)執(zhí)行上級的命令。分站指揮中心的計算機通過內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)與總指揮中心的計算機相連接，用于信息的交流與傳遞。

在該泵站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，主要由5個關(guān)鍵部分組成：一個總監(jiān)控指揮中心以及4個分站監(jiān)控指揮中心?？偙O(jiān)控指揮中心與B1、B2、B3三個分站監(jiān)控指揮中心之間是通過內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)連接的，而與A分站監(jiān)控指揮中心是通過直接鋪設(shè)光纖進(jìn)行連接的。各分站監(jiān)控指揮中心負(fù)責(zé)將所收集到的參數(shù)信息進(jìn)行分析處理，然后將其傳輸給總監(jiān)控指揮中心，然后總監(jiān)控指揮中心通過對實際情況的判斷，對各分站下達(dá)指令，從而實現(xiàn)分層控制與操作。由于泵站的監(jiān)控系統(tǒng)屬于分層結(jié)構(gòu)，所以可以將系統(tǒng)分為主要控制級以及現(xiàn)場控制級兩種。

在主要控制級當(dāng)中，最主要的設(shè)施就是中心控制室。中心控制室當(dāng)中包含有兩套人機聯(lián)系設(shè)備及其配套設(shè)備，主要負(fù)責(zé)泵站當(dāng)中各電動機運行的自動化管理。

現(xiàn)場控制級設(shè)備的分布：在B1分站設(shè)置四套現(xiàn)場控制級設(shè)備，其中在兩臺機組位置分別設(shè)置一套監(jiān)控設(shè)備，用于監(jiān)控機組及配套設(shè)備的運行情況；一套監(jiān)控設(shè)備用于監(jiān)視和控制泵站內(nèi)的其他通用設(shè)備，還有一套監(jiān)控設(shè)備專門用于監(jiān)視和控制閘門的開關(guān)；在B2和B3分站分別需要3套現(xiàn)場控制級設(shè)備，其中兩套用于監(jiān)控機組，一套用于監(jiān)控通用設(shè)備。

操作人員通過人機聯(lián)系設(shè)備了解到各線路當(dāng)中斷路器的工作狀態(tài)、設(shè)備溫度等具體情況，然后將所收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偙O(jiān)控指揮中心。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該泵站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用的是兩級中心結(jié)構(gòu)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以分為兩級，其分別為一級中心系統(tǒng)和二級中心系統(tǒng)。其中一級中心系統(tǒng)是位于管理區(qū)域內(nèi)，在管理區(qū)內(nèi)特別設(shè)有中心系統(tǒng)專用服務(wù)器，用于一級中心系統(tǒng)與二級中心系統(tǒng)的聯(lián)系，管理人員只需要在一級中心系統(tǒng)的服務(wù)器中進(jìn)行登錄，就可以獲得其下級所有中心系統(tǒng)的詳細(xì)資料。而二級中心系統(tǒng)則是設(shè)立在各個分站，二級中心系統(tǒng)當(dāng)中所有錄制的視頻資料以及報警信息全部都會上傳到本地服務(wù)器當(dāng)中，具有二級權(quán)限的管理人員可以通過登錄服務(wù)器了解到該分站的視頻資料。

在各大分站的監(jiān)控指揮中心都設(shè)有一臺本地服務(wù)器、一臺計算機以及多臺視頻編碼器。編碼器的主要作用是把視頻監(jiān)控系統(tǒng)所收集到的視頻傳輸?shù)奖镜胤?wù)器當(dāng)中。在本地服務(wù)器當(dāng)中還設(shè)有報警系統(tǒng)，報警系統(tǒng)主要包括參數(shù)配置部分、系統(tǒng)設(shè)置部分、信號傳輸部分、報警處理部分。

3.系統(tǒng)配置

上位機配置軟件：上位機是指直接接受用戶指令的部分，在本系統(tǒng)當(dāng)中，使用美國的IFIX3.5軟件，用于接受用戶指令，并將指令傳輸?shù)较挛粰C系統(tǒng)當(dāng)中。

下位機配置軟件：下位機是指將上位機傳輸來的指令直接解譯成控制設(shè)備運行程序代碼的部分。在本系統(tǒng)當(dāng)中，下位機配置軟件是使用的美國的GE9030軟件。

硬件設(shè)施：分為遠(yuǎn)程控制級、主要控制級以及現(xiàn)場控制級三類，優(yōu)先級從高到低分別為：現(xiàn)場控制級、主要控制級以及遠(yuǎn)程控制級。

（1）分站控制中心：兩套人機聯(lián)系設(shè)備、一套本地服務(wù)器、一套完整的供電系統(tǒng)以及一臺專業(yè)打印機。（2）現(xiàn)場控制級設(shè)備：在B1分站設(shè)置4套現(xiàn)場控制級設(shè)備，其中在兩臺機組位置分別設(shè)置一套監(jiān)控設(shè)備，用于監(jiān)控機組及配套設(shè)備的運行情況；一套監(jiān)控設(shè)備用于監(jiān)視和控制泵站內(nèi)的其他通用設(shè)備，還有一套監(jiān)控設(shè)備專門用于監(jiān)視和控制閘門的開關(guān)；在B2和B3分站分別需要3套現(xiàn)場控制級設(shè)備，其中兩套用于監(jiān)控機組，一套用于監(jiān)控通用設(shè)備。（3）自動化控制配件：電磁閥、壓力開關(guān)、水位計、液位信號傳輸器等。（4）網(wǎng)絡(luò)連接：監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接主要有以下幾個部分：①各分站監(jiān)控指揮中心與總監(jiān)控指揮中心直接的信息傳輸，使用的內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)；②各分站控制系統(tǒng)與各現(xiàn)場控制級設(shè)備的聯(lián)系，使用的是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)，信息傳輸速率為100Mbps；③各主要控制級的人機聯(lián)系設(shè)備的信息傳輸速率也為100Mbps；④各分站的控制系統(tǒng)和繼電器保護(hù)裝置、電流電壓檢測表、測溫儀等裝置都是連接到RS485連接口，然后再接入以太網(wǎng)當(dāng)中。（5）總監(jiān)控指揮中心：其中包括兩臺計算機兼人機聯(lián)系設(shè)備，作為中心控制系統(tǒng)；另外兩臺本地服務(wù)器用于數(shù)據(jù)儲存以及發(fā)布指令。

4.系統(tǒng)控制方式

該系統(tǒng)的控制方式為：首先結(jié)合泵站的實際工作情況，采取適當(dāng)?shù)木幊谭绞骄帉懣刂瞥绦?。?dāng)指令下達(dá)時，首先由上位機系統(tǒng)接收信息，然后將指令傳輸?shù)较挛粰C系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)對信息進(jìn)行解譯，解譯成程序語句的形式，再傳輸?shù)娇刂瞥绦虍?dāng)中執(zhí)行指令，從而實現(xiàn)對設(shè)備的控制。在本系統(tǒng)當(dāng)中包含于許多種控制的方式，具體情況如圖1所示。圖1中只是單一機組的控制流程，如果需要對多臺設(shè)備進(jìn)行控制，那么還需要編寫多個程序，從而分別進(jìn)行控制。

結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代化水平的逐漸提高，自動化監(jiān)控系統(tǒng)在泵站當(dāng)中的應(yīng)用也越來越廣泛，有效提高了泵站工作的自動化水平，減少了泵站工作人員的工作量，提高了工作效率，并保證泵站安全穩(wěn)定運行，提高泵站運行的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)泵站的進(jìn)一步發(fā)展。

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