浅析泵站自动化监控系统的应用
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【摘要】本文围绕着泵站自动化监控系统的应用，主要对泵站自动化监控系统的目的、泵站综合自动化系统组成与应用及泵站自动控制系统的方案选择与管理等问题进行了分析。
【关键词】泵站；自动化；监控系统；应用
中图分类号： TV文献标识码：A 文章编号：
引言
泵站是大型水利、环保、城市供排水及企业水务等工程的重要组成部分, 一般由供电和排水 ( 或供水) 两大系统构成。大型泵站的自动化由供电系统自动化、PLC 集散控制及数字视频闭路监视等几部分组成。随着计算机技术、网络通信技术及 PLC 软硬件的快速发展, 工业自动化控制也开始向智能集成、信息整合方向发展。
1泵站自动化监控系统的目的
泵站自动化监控系统通过对泵有序控制,将泵站运行的设备、电力、水位等实时信息采集到中控室,进行远程监控;并在局域网内计算机上进行浏览。泵站自动化系统由计算机监控系统、微机保护系统、多媒体工业电视系统以及网络通讯系统组成,主要实现对水闸、水泵机组、配电系统、进出水池、直流系统、消防系统、技术供水系统、液压系统及其它泵站运行重要部位与关键对象、参数进行有效监视、监测,并做到必要数据、图像、指令的上传和接收。
2 泵站综合自动化系统
2.1 设备配置
泵站的综合自动化系统主要由以下设备构成:(1)主控站计算机监控设备;(2)现地控制单元(PLC);(3)上下游水位计及快速闸门开度仪、通航水闸;(4)微机保护装置(含线路保护、电机保护、主变保护);(5)多媒体工业电视系统;(6)网络通讯装置。
2.2 系统体系结构
计算机网络:将位于各个区域的本地监控集中起来构成完整的区域监控系统,通讯线路可以按照现场环境决定,光纤传输能满足数据和图像的传输。一套PLC对一个或者几个监控对象的监测与控制,数套PLC现场的水泵、闸门、保护设备、供电系统的监测与控制最后集中连接到本地的网络交换机。视频监视是一个独立的系统,实现现场关键对象的视频监视,完成远程控制的必备条件。
监控对象位于层次结构的最下层,主要为监控、监测的设备,由水泵、闸门、配电设备、水位/流量、安防等组成。位于控制对象的上层为仪表设备,对于水位的监测是通过水位仪来完成的,闸门的开度是通过闸门开度仪来实现,软启器保护、水泵状态信号,这些设备有标准的接口(如4mA～20mA等);视频部分为硬盘录像机完成摄像机的信息编码、压缩、转换以及转送等等。
控制层实现对监控对象的控制,包括命令的解释、执行以及保护,控制层相对比较关键,尤其是对机电设备的保护控制相当重要,所有设备的控制逻辑均在控制层完成,即PLC控制柜。视频部分的控制在硬盘录像机中。交换层即网络通讯系统,有各个LCU端的网络交换机实现,所有交换按照编程时指定的IP地址完成。应用层是监控系统需要达到的目的,与一体化监控平台iCentroView密切的结合从而实现统一集中监控与调度管理。
2.3 系统功能
泵站自动控制系统应具备如下功能:数据采集与处理;运行监视和事故报警;调节与控制;通讯数据等。
(1)数据采集与处理功能。将现场设备的各种运行参数和设备运行 状 态 通 过I/O通 道 或 现 场 总 线 采 集 到LCU,经过必要的数据处理后形成各类实时数据。对模拟量输入、开关量输入、保护事件、温度量、电气量进行数据采集和处理。具体功能包括:①具有硬件和软件滤波功能;②数据有效性、合理性判别;③连续量的越复限和离散状态检查;④报警及事件的登录;⑤事故时,有语音报警、多媒体工业电视联动、自动录像。
(2)运行监视和事故报警。
运行过程中的自动保护功能包括:①运行实时监视;②参数越限报警记录;③事故顺序记录;④故障状态显示记录;⑤事故追忆及相关量记录。
(3)控制与调节。
①控制对象:水闸、水泵、低压电气设备等。②控制方式:当控制方式切换到计算机控制为主方式时,集控中心值班人员通过主控站工控机人机接口对设备进行监控,主要有:自动完成泵闸启闭和开、停机;电气设备开关合/分操作;各种整定值和限值的设定;各种辅助设备的操作;各种信号处理;其他与业主商定的功能。③泵组顺序控制:当泵组开、停机指令确认并下发后,计算机监控系统能自动推出相应机组的开、停机操作过程监视画面。画面上反映操作全过程中所有重要步骤的实时状态、执行时间及执行情况,当操作受阻时及时提示受阻部位及受阻原因。机组的开、停机操作允许开环单步运行和闭环自动运行。计算机监控系统能自动识别在不同方式下的开、停机操作要求并作出响应。④泵组辅助设备及全厂公用设备手动控制及启、停或开、闭手动操作。⑤闸门顺序控制。当闸门启、闭指令确认并下发后,计算机监控系统能自动推出相应闸门启、闭操作过程监视画面。画面上反映操作全过程中所有重要步骤的实时状态、执行时间及执行情况,当操作受阻时及时提示受阻部位及受阻原因。闸门启、闭操作允许开环单步运行和闭环自动运行。计算机监控系统能自动识别在不同方式下的启、闭操作要求并作出不同的响应。
控制与调节对象主要为水泵、闸门以及户内变电所的电气设备。当控制方式切换到计算机控制为主方式时,控制室值班人员通过工控机人机接口对设备进行监控,应能完成以下内容:按给定流量自动完成开闸、关闸操作;按给定开度自动完成开闸、关闸操作;闸门运行过程中遇到意外情况时在监控主机以及现地进行急停操作;电气设备开关合/分操作;各种整定值和限值的设定;各种辅助设备的操作;其他必要功能。
对采集的数据与检测事件进行在线计算,打印输出各种运行日志和报表。在线显示实时图形,使值班人员对运行过程进行安全监视,并通过控制室计算机键盘在线调整画面、显示数据和状态、投退测点、修改参数、控制操作等。画面显示是计算机自动控制系统的主要功能,画面调用将允许自动及召唤方式实现。
设备状态维修的指导除了正常地监视各类设备的运行状态外还要具备设备的维修指导,达到指定的参数时给出提示,使设备的维护更科学。当各画面出现进行操作时语音提示,发生事故和故障时用准确、清晰的语言向有关人员发出报警。
(4)通讯数据。
将有关数据、信息送往上级部门;接收上级部门下发的各种命令;提供通信协议文本,负责接口配合工作。计算机与设备的数据通信;计算机与各设备之间的数据通信,其原则是速度快、数据处理能力强、安全可靠性高。
3 泵站自动控制系统的方案选择与管理
泵站计算机自动化方案有很多。由于不同方案的功能不同,设备投资差别较大。泵站计算机监控系统的设计方案主要有半自动化和全自动化两种类型。
3.1 半自动化系统
对于经济条件较差,资金投入不足的泵站,可以采取比较简单的半自动化计算机监控方案。半自动化计算机监控方案可以根据各自的经济条件适当地减少传感设备,采用开环控制,即无执行元件,通过计算机软件计算出的监控数据可以通过手工方法进行控制或调节。
3.2 全自动化系统
对有条件的地区和泵站,可采用闭环控制,实现巡回检测、自动开停机、优化运行和调度、故障分析和处理、事故报警和记录,对单站实行无人值守、对泵站群实行集中控制等目标。为了实现上述目标,需要较多的传感设备和执行元件,需要更复杂的安全运行、优化运行、故障分析及处理计算软件,因此需要较大的资金投入。因此,可以根据各地各站的经济条件,因地制宜地选择适合本站的自动化方案,同样可以达到提高效益和降低成本的目的。
参考文献
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