淺談泵站自動化控制系統(tǒng)功能研究

1、    淺談泵站自動化控制系統(tǒng)功能研究    張春楊 劉永利摘 要：泵站自動化控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動采集分析和實(shí)時顯示功能，自動完成對主機(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。本文主要對泵站自動化控制系統(tǒng)功能相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：泵站；自動化；控制系統(tǒng)一、泵站自動化的組成自動化控制系統(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)鍵對象、參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)測、監(jiān)視、監(jiān)控并做到重要數(shù)據(jù)、圖像、指令的傳

2、送和接收。自動化控制主要包括現(xiàn)場設(shè)備的控制，現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)視，輔助設(shè)備的檢測和站區(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)以及各類設(shè)備狀態(tài)檢測是現(xiàn)場控制的關(guān)鍵。動作、狀態(tài)和環(huán)境聯(lián)動是現(xiàn)場監(jiān)控的最高要求。二、泵站系統(tǒng)功能泵站自動化控制系統(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型：a.模擬量的采集與處理：對內(nèi)外河水位、水泵、閘門開啟高度、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)時數(shù)據(jù)并存入實(shí)時數(shù)據(jù)庫。b.開關(guān)的采集與處理：對事故信號，開關(guān)量信號等，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)應(yīng)

3、能迅速響應(yīng)這些信號并作出一系列的反應(yīng)及自動操作。開關(guān)量信號輸入應(yīng)無源接點(diǎn)輸入。對各類故障信號，輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號，手動自動方式選擇的信號等非中斷開關(guān)量的信號，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對這些信號的采集方式定期掃查。對信號的處理包括光電隔離，接點(diǎn)防抖動處理，硬件及軟件濾波基準(zhǔn)時間補(bǔ)償，數(shù)據(jù)有效性及合理性的判斷，啟動相關(guān)量功能（如啟動事故順序記錄、或事故報(bào)警音響，畫面自動推出以及自動停機(jī)等），最后經(jīng)格式化處理后存入實(shí)時數(shù)據(jù)庫。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)抖動處理，數(shù)據(jù)有效性合理判斷、標(biāo)度變換、檢錯糾錯處理，經(jīng)格式化處理后存入實(shí)時數(shù)據(jù)庫，也可以直接通過串行通訊采集。d.開關(guān)量輸出：指各種

4、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)判斷無誤后方可送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為保證信號電器獨(dú)立性及準(zhǔn)確性，輸出信號應(yīng)防抖動并光電阻隔。e.信號量值及狀態(tài)設(shè)定：由于設(shè)備原因而造成的信號出錯以及在必要進(jìn)行人工設(shè)定值分析處理信號量時，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)應(yīng)允許運(yùn)行值班人員和系統(tǒng)操作人員對其進(jìn)行人工設(shè)定，并在處理時把它們與正常采集的信號同等對待，計(jì)算機(jī)自動控制系統(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)時監(jiān)視。計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)可以使運(yùn)行人員通過屏幕對各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(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，并對各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時顯示。b.參數(shù)越限報(bào)警記錄。計(jì)

5、算機(jī)自動控制系統(tǒng)對某些參數(shù)以及計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，對這些參數(shù)量值可預(yù)先設(shè)定其限制范圍，當(dāng)它們越限及復(fù)限時要作相應(yīng)的處理。這些處理包括越限報(bào)警、越復(fù)限時的自動顯示、記錄和打?。粚τ谥匾獏?shù)及數(shù)據(jù)還應(yīng)進(jìn)行越限后至復(fù)限的數(shù)據(jù)存儲及召喚顯示；啟動相關(guān)量分析功能，作故障原因提示，對于一些重要參數(shù)要有趨勢報(bào)警。c.事故順序記錄。當(dāng)發(fā)生事故造成跳閘動作情況時，自動控制系統(tǒng)應(yīng)立即中斷方式響應(yīng)并自動顯示、記錄和打印事故名稱及時間；記錄和打印相關(guān)設(shè)備的動作情況、自動推出相關(guān)畫面、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)備的動作情況按其發(fā)生的先后順序記錄下來。d.故障狀態(tài)顯示記錄。計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)定時

6、掃查各種故障狀態(tài)信號，一旦發(fā)生狀態(tài)將在屏幕上即時顯示出來，同時記錄故障及其發(fā)生時間，并用語音報(bào)警。系統(tǒng)對故障狀態(tài)信號的查詢周期不超過兩秒。e.事故追憶及相關(guān)量記錄。在發(fā)生事故時，由各現(xiàn)場控制單元采集和設(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。每個事件的記錄和打印點(diǎn)名稱、狀態(tài)描述和時標(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秒時間內(nèi)重要實(shí)時參數(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，集控中心值班人員通過主控站工控機(jī)人機(jī)接口

7、對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，主要有：1）自動完成開、停機(jī)和泵閘啟閉。2）電氣設(shè)備開關(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、停機(jī)指令確認(rèn)下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動推出相應(yīng)機(jī)組的開、停機(jī)操作過程監(jiān)視畫面。畫面上反映操作全過程中所有重要步驟的實(shí)時狀態(tài)、執(zhí)行時間及執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時及時提示受阻部位及受阻原因。機(jī)組的開、停機(jī)操作允許開環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動識別在不同方式下的開、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)備手動控制及啟、?；蜷_、閉手動操作。（5）閘門順序控制。當(dāng)閘

8、門啟、閉指令確認(rèn)并下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動推出響應(yīng)閘門啟、閉操作過程監(jiān)視畫面。畫面上反映操作全過程中所擁有重要步驟的實(shí)時狀態(tài)、執(zhí)行時間及執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時及時提示受阻部位及受阻原因。閘門啟、閉操作允許開環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動識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)對象及控制與調(diào)節(jié)方式?？刂婆c調(diào)節(jié)對象主要為閘門、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，控制室值班人員通過工控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)能完成下列內(nèi)容：按給定開度自動完成開閘、關(guān)閘操作；閘門運(yùn)行過程中遇到意外情況時在監(jiān)控主機(jī)以及現(xiàn)場進(jìn)行急停操作；電器設(shè)備開關(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）中控與上級部門的通信。（3）將泵、閘的有關(guān)數(shù)據(jù)，信息送往上級部門，接收上級部門下發(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