淺談大型泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能與應(yīng)用

1、    淺談大型泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能與應(yīng)用    王宇摘要 自上世紀(jì)90年代開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展和在工控領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，全國各地大中型泵站相繼進(jìn)行了泵站自動(dòng)化改造。泵站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于提高設(shè)備的運(yùn)行效率，促進(jìn)泵站現(xiàn)代化管理有著重要的意義。本文就大型泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能與應(yīng)用進(jìn)行探討分析。： tv675： a一、自動(dòng)化工程的概況茭陵第一抽水站是淮安市渠北運(yùn)東地區(qū)的大型排澇泵站，建成于1979年，由于建站時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備老化嚴(yán)重，自動(dòng)化水平很低，為了更好的發(fā)揮泵站的排澇作用，提高泵站的管理水平，2009年對(duì)泵站進(jìn)行了更新改造。改造后

2、的茭陵第一抽水站安裝1600zlb-4.9型立式軸流泵，配tl800-24/2150型800kw立式同步電動(dòng)機(jī)12 臺(tái)套，總裝機(jī)容量9600kw，泵站設(shè)計(jì)排澇流量1003/s，設(shè)計(jì)排澇揚(yáng)程5.7m。泵站自動(dòng)化改造是整個(gè)泵站更新改造的一部分，對(duì)整個(gè)泵站的運(yùn)行起著至關(guān)重要作用。自動(dòng)化改造工程由自動(dòng)化控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)組成。自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要完成泵站所有主電機(jī)、配電裝置、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)、清污機(jī)等設(shè)備的控制、閘門開度及狀態(tài)測(cè)量、水位、壓力信號(hào)測(cè)量及機(jī)組在線監(jiān)測(cè)等。視頻監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)泵站泵房有關(guān)人員出入情況、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況、泵站重要設(shè)備運(yùn)行情況、閘門開度及狀態(tài)等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。二、自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理自

3、動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用分層分布結(jié)構(gòu)，主要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、plc(可編程控制器)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成。運(yùn)行控制方式分為中心控制級(jí)、站區(qū)主控級(jí)、現(xiàn)地控制級(jí)三級(jí)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用工業(yè)以太網(wǎng)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)形式，傳輸速率為100mbps，應(yīng)用協(xié)議采用ethernet modbus tcp/ip，監(jiān)控主機(jī)以及plc均掛在總線上，plc通過現(xiàn)場(chǎng)總線與各種傳感器和自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控計(jì)算機(jī)有兩臺(tái)組成，一主一從，安裝有監(jiān)控組態(tài)軟件，提供給運(yùn)行人員使用，可對(duì)泵站運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、發(fā)操作、作定值切換、設(shè)定變更工作方式等。在

4、事故狀態(tài)下進(jìn)行語音報(bào)警并在監(jiān)控計(jì)算機(jī)顯示事故原因。2臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)形成冗余熱備，當(dāng)主機(jī)故障時(shí)，從機(jī)立刻接管主機(jī)工作，當(dāng)主機(jī)恢復(fù)工作時(shí)，從機(jī)將主機(jī)故障的運(yùn)行數(shù)據(jù)倒回主機(jī)，重新由主機(jī)接管工作。plc(可編程控制器)plc(可編程控制器)由離散輸入/輸出模塊、模擬量輸入模塊、電源、中央處理器、存儲(chǔ)器模塊、通信模塊組成。主要完成采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備如主機(jī)組的振動(dòng)、擺度等信號(hào)以及循環(huán)水泵的供水壓力、站閘門的啟閉機(jī)開停信號(hào)以及高壓柜微機(jī)綜合保護(hù)模塊、勵(lì)磁裝置控制模塊的數(shù)據(jù)等傳入現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控微機(jī)。同時(shí)plc裝置接受上位機(jī)的指令控制操控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并將執(zhí)行情況和結(jié)果回送監(jiān)控計(jì)算機(jī)。在事故故障狀態(tài)下能自動(dòng)與報(bào)警參數(shù)進(jìn)行對(duì)比并

5、及時(shí)向主控機(jī)反饋事故信息。整個(gè)泵站配置了10臺(tái)plc控制單元，來實(shí)現(xiàn)對(duì)35kv變電所、水泵機(jī)組、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)、清污機(jī)、供排水泵、勵(lì)磁系統(tǒng)等設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。主機(jī)plc采用兩機(jī)一屏的方式，共配置6臺(tái)主機(jī)plc控制單元，35kv主變部分單獨(dú)使用一臺(tái)plc控制單元，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)和清污機(jī)分別配置兩臺(tái)plc控制單元，其他部分公用一臺(tái)plc控制單元。系統(tǒng)根據(jù)功能作用，分別并入相應(yīng)的plc控制單元內(nèi)。如：35kv變電所及主機(jī)的保護(hù)信號(hào)，均有綜合保護(hù)裝置的通訊網(wǎng)口，通過通訊管理機(jī)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)上傳信號(hào)；各臺(tái)機(jī)組的開關(guān)信號(hào)、勵(lì)磁信號(hào)及循環(huán)水泵的控制信號(hào)等均并接到對(duì)應(yīng)的主機(jī)控制單元上；主機(jī)的測(cè)溫系統(tǒng)通過巡檢儀采集，再通過巡

6、檢儀的通訊接口與對(duì)應(yīng)的控制單元連接；機(jī)組的振動(dòng)和擺度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)先通過機(jī)組監(jiān)測(cè)儀采集，再通過監(jiān)測(cè)儀的通訊接口與對(duì)應(yīng)的控制單元連接；供排水泵的開關(guān)信號(hào)，溫度信號(hào)及電接點(diǎn)壓力表等低壓系統(tǒng)均通過公用plc單元上傳各種運(yùn)行參數(shù)和各類信號(hào)。plc以現(xiàn)場(chǎng)總線的方式與微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、直流系統(tǒng)、智能儀表等進(jìn)行通信?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備包括主機(jī)綜合測(cè)控保護(hù)裝置、變配電設(shè)備綜合測(cè)控保護(hù)裝置、勵(lì)磁微機(jī)控制裝置以及主機(jī)組的振動(dòng)、擺度傳感器和冷卻循環(huán)水泵的供水壓力傳感器和變送器等測(cè)控設(shè)備。這些測(cè)控設(shè)備通過24vdc開關(guān)量信號(hào)及420ma模擬信號(hào)與plc遠(yuǎn)程連接，把運(yùn)行狀態(tài)送到plc，而plc則實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。視頻監(jiān)

7、視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理視頻監(jiān)視系統(tǒng)包括視頻控制主機(jī)及若干臺(tái)高性能彩色攝像機(jī)以及大屏幕、投影儀等設(shè)備構(gòu)成。主要完成圖像的采集、編碼、傳輸、攝像機(jī)的控制和本地錄像等工作。全站共安裝有46個(gè)監(jiān)視點(diǎn),其中固定點(diǎn)40個(gè),全方位點(diǎn)6個(gè)。1、視頻控制主機(jī)及硬盤錄像機(jī)視頻主機(jī)負(fù)責(zé)接收視頻信號(hào)，它接收現(xiàn)地?cái)z像機(jī)的圖像信號(hào)，處理成以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)上傳至監(jiān)控視頻機(jī)，同時(shí)可以經(jīng)以太網(wǎng)接收遠(yuǎn)方視頻圖像工作站的控制攝像機(jī)及其其他設(shè)備的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成rs485現(xiàn)地總線規(guī)約的信號(hào)，對(duì)攝像機(jī)及設(shè)備進(jìn)行控制。2、監(jiān)視器和視頻儀設(shè)備監(jiān)視器和投影儀設(shè)備系統(tǒng)顯示視頻監(jiān)控系統(tǒng)的各畫面，各設(shè)備的實(shí)時(shí)信息，視頻監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視畫面以及多媒體演示信

8、息。三、 自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)采集和處理監(jiān)控軟件通過tcp/ip接口采集全部現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，如：開關(guān)量（10kv進(jìn)線、主機(jī)組等過電流、電流速斷、事故跳閘、低電壓，冷卻水中斷等信號(hào)）；模擬量（水位、壓力、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓等信號(hào)）。處理功能包括可以將基本點(diǎn)進(jìn)行組合、運(yùn)算，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算術(shù)、邏輯運(yùn)算?？刂乒δ軐?shí)現(xiàn)了對(duì)泵站主機(jī)組、配電裝置、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)、清污機(jī)等設(shè)備的自動(dòng)控制。監(jiān)控與報(bào)警功能（1）通過微機(jī)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了對(duì)全站主機(jī)組、配電及輔助設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及泵站進(jìn)水、出水池水位實(shí)時(shí)監(jiān)控。（2）提供語音報(bào)警能力，當(dāng)報(bào)警狀態(tài)需要處理時(shí)，在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上自動(dòng)彈出報(bào)警窗口，顯示報(bào)警內(nèi)容，同時(shí)記錄故

9、障及其發(fā)生時(shí)間，并進(jìn)行語音報(bào)警，提示運(yùn)行人員。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢（1）可以建立實(shí)時(shí)和歷史的數(shù)據(jù)庫并完成記錄存儲(chǔ)。（2）可以通過圖表、趨勢(shì)曲線等方式供運(yùn)行人員查詢、分析、記錄。視頻監(jiān)視系統(tǒng)的功能1、監(jiān)視和錄像功能：利用安裝在監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域的攝像機(jī)對(duì)泵站主要設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)行24小時(shí)自動(dòng)錄像，并將監(jiān)視目標(biāo)的動(dòng)態(tài)圖像傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控機(jī)。2、控制功能：運(yùn)行人員通過視頻監(jiān)控機(jī)即可對(duì)泵站監(jiān)控范圍目標(biāo)區(qū)域中的設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視，如：控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)選擇監(jiān)視區(qū)域攝像；調(diào)節(jié)攝像機(jī)鏡頭改變監(jiān)視范圍和觀察效果。3、檢索和查詢功能：根據(jù)授權(quán)，監(jiān)控人員可以對(duì)本地錄像、遠(yuǎn)端錄像或調(diào)用歷史錄像進(jìn)行檢索和查詢。四、結(jié)語茭陵第一抽水站自動(dòng)化改造是整個(gè)泵站更新改造工程的重要子項(xiàng)目工程，通過這次更新改造，提升了泵站的設(shè)備水平和科學(xué)技術(shù)含量，促進(jìn)了泵站運(yùn)行的信息化管理，同時(shí)