淺談泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能研究

張春楊 劉永利

摘 要：泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集分析和實(shí)時(shí)顯示功能，自動(dòng)完成對(duì)主機(jī)及輔機(jī)控制操作與狀態(tài)監(jiān)視，在提高泵站科學(xué)管理水平、安全運(yùn)行中所起到的重要作用。本文主要對(duì)泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：泵站；自動(dòng)化；控制系統(tǒng)

一、泵站自動(dòng)化的組成

自動(dòng)化控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，視頻圖像以及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵機(jī)組、水閘、供配電系統(tǒng)、進(jìn)出水池、直流系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及其泵站運(yùn)行重要部位與關(guān)鍵對(duì)象、參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)、監(jiān)視、監(jiān)控并做到重要數(shù)據(jù)、圖像、指令的傳送和接收。自動(dòng)化控制主要包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)視，輔助設(shè)備的檢測(cè)和站區(qū)范圍內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)幾大部分。水閘和水泵的啟閉，機(jī)電保護(hù)以及各類(lèi)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)是現(xiàn)場(chǎng)控制的關(guān)鍵。動(dòng)作、狀態(tài)和環(huán)境聯(lián)動(dòng)是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的最高要求。

二、泵站系統(tǒng)功能

泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要體現(xiàn)在一下功能：數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視和報(bào)警、控制與調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)通訊等。

1.數(shù)據(jù)采集與處理

采集的數(shù)據(jù)與處理要求包括如下類(lèi)型：

A.模擬量的采集與處理：對(duì)內(nèi)外河水位、水泵、閘門(mén)開(kāi)啟高度、變配電的高、低壓電器系統(tǒng)等參數(shù)越限報(bào)警進(jìn)行周期采集，最后經(jīng)格式化處理后形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

B.開(kāi)關(guān)的采集與處理：對(duì)事故信號(hào)，開(kāi)關(guān)量信號(hào)等，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)能迅速響應(yīng)這些信號(hào)并作出一系列的反應(yīng)及自動(dòng)操作。開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入應(yīng)無(wú)源接點(diǎn)輸入。對(duì)各類(lèi)故障信號(hào)，輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，手動(dòng)自動(dòng)方式選擇的信號(hào)等非中斷開(kāi)關(guān)量的信號(hào)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)的采集方式定期掃查。對(duì)信號(hào)的處理包括光電隔離，接點(diǎn)防抖動(dòng)處理，硬件及軟件濾波基準(zhǔn)時(shí)間補(bǔ)償，數(shù)據(jù)有效性及合理性的判斷，啟動(dòng)相關(guān)量功能（如啟動(dòng)事故順序記錄、或事故報(bào)警音響，畫(huà)面自動(dòng)推出以及自動(dòng)停機(jī)等），最后經(jīng)格式化處理后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

C.脈沖量的累積與處理：脈沖量的采集處理包括接點(diǎn)當(dāng)抖動(dòng)處理，數(shù)據(jù)有效性合理判斷、標(biāo)度變換、檢錯(cuò)糾錯(cuò)處理，經(jīng)格式化處理后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以直接通過(guò)串行通訊采集。

D.開(kāi)關(guān)量輸出：指各種操作指令，計(jì)算機(jī)在輸出這些信息前應(yīng)進(jìn)行效驗(yàn)，經(jīng)判斷無(wú)誤后方可送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為保證信號(hào)電器獨(dú)立性及準(zhǔn)確性，輸出信號(hào)應(yīng)防抖動(dòng)并光電阻隔。

E.信號(hào)量值及狀態(tài)設(shè)定：由于設(shè)備原因而造成的信號(hào)出錯(cuò)以及在必要進(jìn)行人工設(shè)定值分析處理信號(hào)量時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)允許運(yùn)行值班人員和系統(tǒng)操作人員對(duì)其進(jìn)行人工設(shè)定，并在處理時(shí)把它們與正常采集的信號(hào)同等對(duì)待，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以區(qū)分它們并給出相應(yīng)標(biāo)志。

2.運(yùn)行監(jiān)視和事故報(bào)警

A.運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以使運(yùn)行人員通過(guò)屏幕對(duì)各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。所有要進(jìn)行監(jiān)視的內(nèi)容包括當(dāng)前各設(shè)備的運(yùn)行及停運(yùn)情況，并對(duì)各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

B.參數(shù)越限報(bào)警記錄。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)某些參數(shù)以及計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)這些參數(shù)量值可預(yù)先設(shè)定其限制范圍，當(dāng)它們?cè)较藜皬?fù)限時(shí)要作相應(yīng)的處理。這些處理包括越限報(bào)警、越復(fù)限時(shí)的自動(dòng)顯示、記錄和打印；對(duì)于重要參數(shù)及數(shù)據(jù)還應(yīng)進(jìn)行越限后至復(fù)限的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及召喚顯示；啟動(dòng)相關(guān)量分析功能，作故障原因提示，對(duì)于一些重要參數(shù)要有趨勢(shì)報(bào)警。

C.事故順序記錄。當(dāng)發(fā)生事故造成跳閘動(dòng)作情況時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)立即中斷方式響應(yīng)并自動(dòng)顯示、記錄和打印事故名稱(chēng)及時(shí)間；記錄和打印相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作情況、自動(dòng)推出相關(guān)畫(huà)面、做事故原因分析及提示處理方法，系統(tǒng)應(yīng)能將發(fā)生的事故及設(shè)備的動(dòng)作情況按其發(fā)生的先后順序記錄下來(lái)。

D.故障狀態(tài)顯示記錄。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)定時(shí)掃查各種故障狀態(tài)信號(hào)，一旦發(fā)生狀態(tài)將在屏幕上即時(shí)顯示出來(lái)，同時(shí)記錄故障及其發(fā)生時(shí)間，并用語(yǔ)音報(bào)警。系統(tǒng)對(duì)故障狀態(tài)信號(hào)的查詢(xún)周期不超過(guò)兩秒。

E.事故追憶及相關(guān)量記錄。在發(fā)生事故時(shí)，由各現(xiàn)場(chǎng)控制單元采集和設(shè)備的狀態(tài)量并送控制室，完成事件順序排序、排列、顯示、打印和存檔。每個(gè)事件的記錄和打印點(diǎn)名稱(chēng)、狀態(tài)描述和時(shí)標(biāo)、記錄的分辨率不大于2ms，應(yīng)能記錄事故發(fā)生前10秒和后20秒時(shí)間內(nèi)重要實(shí)時(shí)參數(shù)的變化情況。運(yùn)行人員可以召喚、顯示或打印這些數(shù)據(jù)。

3.控制與調(diào)節(jié)

（1）控制對(duì)象：水泵、水閘、格柵、高低壓電器設(shè)備等。

（2）控制方式。當(dāng)控制方式切換到計(jì)算機(jī)控制為主的方式時(shí)，集控中心值班人員通過(guò)主控站工控機(jī)人機(jī)接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，主要有：1）自動(dòng)完成開(kāi)、停機(jī)和泵閘啟閉。2）電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)合/分操作。3）各種輔助設(shè)備的操作。4）各種整定值和限值的設(shè)定。5）各種信號(hào)處理。6）其他與管理單位商定的功能。

（3）泵組順序控制。當(dāng)泵組開(kāi)、停機(jī)指令確認(rèn)下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)推出相應(yīng)機(jī)組的開(kāi)、停機(jī)操作過(guò)程監(jiān)視畫(huà)面。畫(huà)面上反映操作全過(guò)程中所有重要步驟的實(shí)時(shí)狀態(tài)、執(zhí)行時(shí)間及執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時(shí)及時(shí)提示受阻部位及受阻原因。機(jī)組的開(kāi)、停機(jī)操作允許開(kāi)環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動(dòng)運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別在不同方式下的開(kāi)、停機(jī)操作要求并作出響應(yīng)。

（4）泵組輔助設(shè)備及公用設(shè)備手動(dòng)控制及啟、停或開(kāi)、閉手動(dòng)操作。

（5）閘門(mén)順序控制。當(dāng)閘門(mén)啟、閉指令確認(rèn)并下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)推出響應(yīng)閘門(mén)啟、閉操作過(guò)程監(jiān)視畫(huà)面。畫(huà)面上反映操作全過(guò)程中所擁有重要步驟的實(shí)時(shí)狀態(tài)、執(zhí)行時(shí)間及執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時(shí)及時(shí)提示受阻部位及受阻原因。閘門(mén)啟、閉操作允許開(kāi)環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動(dòng)運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別在不同方式下的啟、閉操作要求并作出不同的響應(yīng)。

（6）控制與調(diào)節(jié)對(duì)象及控制與調(diào)節(jié)方式?？刂婆c調(diào)節(jié)對(duì)象主要為閘門(mén)、水泵以及其他電器設(shè)備。當(dāng)控制方式切換到計(jì)算機(jī)控制為主方式時(shí)，控制室值班人員通過(guò)工控機(jī)人機(jī)接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)能完成下列內(nèi)容：按給定開(kāi)度自動(dòng)完成開(kāi)閘、關(guān)閘操作；閘門(mén)運(yùn)行過(guò)程中遇到意外情況時(shí)在監(jiān)控主機(jī)以及現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行急停操作；電器設(shè)備開(kāi)關(guān)合/分操作；各種輔助設(shè)備的操作；各種整定值和限值的設(shè)定。

4.數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)通訊主要包括：（1）中控與子系統(tǒng)之間的通訊。（2）中控與上級(jí)部門(mén)的通信。（3）將泵、閘的有關(guān)數(shù)據(jù)，信息送往上級(jí)部門(mén)，接收上級(jí)部門(mén)下發(fā)的各種命令，計(jì)算機(jī)與設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。（4）計(jì)算機(jī)與各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，其原則是速度快、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、安全可靠性高。使泵站達(dá)到快速敏捷、高效低耗運(yùn)行。

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