爾王莊暗渠泵站監控系統改造及應用

李全生，李戰濤，鄭艷麗

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津 寶坻301802）

爾王莊暗渠泵站監控系統改造及應用

李全生，李戰濤，鄭艷麗

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津 寶坻301802）

隨著水利現代化的飛速發展，對泵站監控系統建設提出了更新的要求。原有的機械繼電保護監控系統已不能滿足現代化管理的要求，文中介紹了引灤工程爾王莊暗渠泵站監控系統信息化改造及應用。

自動控制；爾王莊泵站；監控

1 概述

爾王莊暗渠泵站是引灤入津工程三大泵站中的一座主力泵站。該站安裝了10臺1400ZLQ6－7型立式全調節軸流泵，單機設計流量5．8m/s，設計揚程7m。為了確保安全運行，提高輸水效率以及自動化控制水平，該站進行了監控系統的全面改造。

2 系統結構

泵站主控室操作臺上的常規控制改為在LCU柜觸摸屏、監控計算機上操作。原系統中在控制柜中的控制功能改為由在新配置的10臺LCU柜內的PLC實現。本次系統改造主要針對主機及輔機的自動控制系統進行改造。系統采用LCU，實現全站機組和公用系統的計算機監控和生產過程管理，形成一個完整的開放型的以太網分層分布的泵站實時閉環過程控制系統。原有監控系統為采用中控臺報警光子牌、警鈴等對主機進行監控報警，主、輔機開機方式采用手動開關操作?，F有監控系統終端為主控室計算機，實現主機故障、事故報警，監控計算機實現主輔機的開停機操作。

2．1 網絡結構

以暗渠泵站工業以太網交換機為網絡核心，構成監控計算機與LCU的主體控制網絡，公用LCU通過網關連接綜保形成設備總線網絡，由其直接連接的工業以太網交換機構成工業以太網絡。這樣就形成了設備總線層、控制網絡層、上位通訊層構成的3層網絡結構。

2．2 控制分層

系統3級控制功能分為就地操作，觸摸屏操作，監控計算機操作。3級控制功能中的就地功能依靠被控設備的遠程/就地切換開關實現。系統結構如圖1。

圖1 暗渠泵站連接示意圖

3 系統監控方案

本系統在主控室共配置2臺服務器、2臺監控計算機，其中服務器運行Windows 2003 Server操作系統，監控計算機運行Windows XP Professional操作系統。站控系統采用了GE公司的iFIX產品，數據通訊軟件與iFIX配套，還有根據不同設備具體要求編寫的通訊軟件，PLC編程軟件采用了Schneider公司的Unity Pro。

操作員工作站、語音報警工作站和通訊工作站均采用Windows操作系統，網絡協議位TCP/IP。監控系統的全部計算機都直接接入網絡交換機，LCU通過光纖采用光纜聯入以太網，使系統獲得高速通訊能力和資源共享。

系統采用分布式開放以太網系統結構，由上位信息層、站級監控層及現地控制層構成。工業以太網通過100MB快速光纖實現網絡互聯。

為了滿足系統“無人職守”對系統可靠性的要求，整個系統的重要設備采用冗余技術，如主控／操作員工作站熱備技術、數據庫冗余技術等。

4 系統功能

暗渠泵站的監控對象包括大泵機組設備、公用系統、勵磁系統、綜保系統、輔機系統，有如下主要功能：

4．1 監控計算機實現

4．1．1 數據采集和處理

通過監控計算機對LCU數據進行采集（LCU數據采集于全站主要設備的運行狀態和運行參數）。監控計算機將LCU數據做必要的預處理后，存于實時數據庫，供計算機系統實現畫面顯示，制表打印及完成各種計算、控制等功能時使用。

4．1．2 事件報警

報警畫面順序顯示設備名稱、內容及時間。事故報警時，發出語音報警信息，并自動關閉事故機組。對相關模擬量作追憶記錄。

4．1．3 實時控制與調節

根據運行方式選擇，可由系統操作人員通過系統發出生產過程的控制及調節命令，監視操作的全部流程，如機組開停機、葉角調節等自動操作。

4．1．4 安全運行監視

操作人員通過監控計算機的顯示器界面，監視泵站的生產過程和運行情況，各點參數及其變化趨勢和設備狀態，在運行狀態發生變更時操作人員能及時進行分析和處理。

4．1．5 模擬光字牌

在監控計算機以畫面形式模擬光字牌。當發生緊急停機事件時，系統工作站的輔屏會自動顯示光字牌，供泵站運行人員分析停機原因。

4．2 觸摸屏實現

觸摸屏作為人機操作界面，其對應的監視、控制功能與監控計算機基本相同，但畫面顯示更便于操作。

5 計算機監控畫面

單獨泵組畫面如圖2所示，可以實時顯示每臺機組主要的關鍵數據：勵磁電壓、勵磁電流、定子電壓、電機功率、功率因數及13點溫度顯示。

在泵組畫面上還可以進行控制操作，點擊開機、關機按鈕系統會自動按照流程完成開機、關機指令。在條件滿足的情況下會亮起紅燈，在條件沒有滿足的情況下會亮起綠燈。此外在單獨機組畫面上有一個試驗按鈕，點擊試驗按鈕就可以有選擇地開啟或關閉開機流程中的任意選項。在條件滿足的情況下會亮起紅燈，反之亮起綠燈。在處理緊急情況時，每臺機組畫面上有1個緊急停止按鈕，點擊此按鈕可在緊急情況下停止本臺機組的控制流程。圖3為機組列表畫面，此畫面可實時顯示所有機組以及輔機設備的狀態，方便了運行人員對機組的監視。

圖2 單獨泵組畫面

圖3 機組列表畫面

6 結語

原監控系統為比較落后的機械繼電保護系統，對主輔機運行情況不能實現自動監控記錄。例如，原有監控系統對主機溫度的記錄采用人工記錄溫度巡檢儀上各個測溫點的溫度，而現有監控系統采用監控計算機自動生成機組溫度報表；原有的開機方式為人工方式，手動打開風機、勵磁、冷卻水等輔機設備后打開主機開關進行開機?，F有操作方式為操作人員只需在監控計算機上下達開機指令，輔機設備自動啟動，主機自動開機。這樣既提高了值班人員的工作效率，降低了運行員工的勞動強度，避免了誤操作，又提高了機組運行的可靠性和穩定性。該系統實現了泵站現代化管理，是泵站運行管理的技術核心，從根本上改變泵站的值班維護方式，實現了泵站少人職守，為安全輸水提供了可靠保障。

［1］馮勇．現代計算機控制系統［M］．黑龍江：哈爾濱工業大學出版社，1998．

［2］Bruce Eckel．Thingking in C＋＋［M］．China Machine Press，2000．

［3］莊書田．管理信息系統［M］．南京：宇航出版社，2002．

［4］馬玉春．計算機監控計算與系統開發［M］．北京：清華大學出版社，2007．

［5］何小陽．計算機監控原理及技術［M］．重慶：重慶大學出版社，2003．

［6］中國水利報社．全國水利資訊覽［M］．鄭州：黃河水利出版社，2001．

［7］齊從謙．PLC技術及應用［M］．北京：機械工業出版社，2003．

［8］錢學森．工程控制論［M］．上海：上海交通大學，2007．

［9］雍家樹．泵站機電設備維修工與泵站運行工［M］．河南：黃河水利出版社，2001．

［10］陳曾田．電力變壓器保護［M］．北京：水利電力出版社，1987．

The improvement of supervisory control system at Erwangzhuang pump station

LI Quan－sheng， LI Zhan－tao，ZHENG Yan－li
（Luan River to Tianjin Project Management Office Erwangzhuang，Baodi301802，China）

With the rapid development of modern water， original supervisory control system is not satisfying．The article introduces the improvement of supervisory control system at Erwangzhuang pump station．

autocontrol； Erwangzhuang pump station； supervisory control

TV698．1

A

1672-9900（2010）05-0064-02

2010-08-13

李全生（1981-），男（漢族），天津寶坻人，工程師，主要從事大型輸水泵站機電工程維護工作，（Tel）13821585665。