探究泵站自动化控制系统分析

1、第14卷 第5期 中 国 水 运 Vol.14 No.5 2014年 5月 China Water Transport May 2014 收稿日期:2014-02-12作者简介:赵万陵(1971-,黄陵县农村改水项目办公室(黄陵县农村供水管理总站,毕业于陕西省水利学校,研究方向为水利工程建设、乡镇供水工程。探究泵站自动化控制系统分析赵万陵(黄陵县农村改水项目办公室(黄陵县农村供水管理总站,陕西 黄陵 727300摘 要:随着计算机技术的发展,以及监测、控制手段的不断进步,计算机监控技术、网络通信技术在水利工程中得到了广泛的应用与普及。国内许多泵站工程中都通过计算机监控系统和通信技术,对工程进行

2、控制、信息采集和资源优化,从而实现了泵站“无人值班,少人值守”的自动化管理方式,有效提升了泵站管理决策的速度及管理运行的水平。本文结合黄陵县橡胶坝泵站的工程实例,就该工程中泵站自动化控制系统的应用特点、系统构成以及系统功能等多个方面的内容进行了分析与探讨。 关键词:橡胶坝;泵站;自动化;控制系统中图分类号:TV675 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(201405-0118-02该泵站工程是在黄陵县的帝景苑和改水办桥分别修建橡胶坝一座,在不影响河道行洪的前提下,与已建成的1#、2#橡胶坝形成梯级拦河蓄水工程,构成张寨桥至改水办桥水利景观覆盖网,从而有效改善城市建设环境及人居环境,为

3、黄陵县社会稳定和经济持续发展奠定了坚实的基础。一、泵站自动化控制系统功能要求及应用特点 1.自动控制系统的总体功能要求该工程的自动控制主要是建立一套快速及时、准确可靠、先进实用、高度自动化的工程信息采集、监测、监控自动化系统,以便对水库的安全运行状态、水情信息和橡胶坝运行等信息进行实时监控,为防洪排涝、水资源优化配置等提供决策支持,提高管理决策速度和水平,充分利用现有的工程设施,提高工程的运行效益。2.自动化控制系统的应用特点(1实现了分布式控制的应用。自动化控制系统将可编程控制器(PLC、中央控制室利用串行电缆进行连接,使泵站主要设备、远程I/O 站、计算机等多种设备的信息,能有效的收集到中

4、央控制器中。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统和通讯总线,使输出模块和输入模块有效发挥出了现场检查与执行的作用,可实现对泵站运行的及时调整与控制。(2实现了泵站设备在使用、维护和检修中的简捷化。随着Microsoft Windows 系统成为了自动化控制系统在控制平台、语言和规范使用中的标准,基于Windows 技术的泵站自动控制系统不具有易于集成、灵活方便等特点,而且具有优秀的人机交互界面,实现了泵站设备在使用、维护和检修过程中的方便化和简单化。二、泵站自动化系统的构成情况本工程自动化系统由计算机监控系统、通信系统和图像监视系统等组成。2道橡胶坝分设2个分站,可接入现有中央

5、控制室,其间用光纤连成局域网络。该自动化系统采用分层分布式结构,将各个子系统组合成为一个整体。1.计算机监控子系统泵站监控子系统由现地监控单元(LCU、通信单元及管理室监控主机组成。本系统在控制室设置1套现地监控单元(LCU,监控主机一台(如下图1所示。可实现重要数据采集、泵站自控、连锁报警、参数显示、状态监视等功能。图1 计算机监控子系统示意图(1泵站自控。由泵站运行人员在中央控制室手动给定泵站总流量设定值,并由输水过程曲线自动给定泵站在每年、每月的总流量,再由计算机监控系统根据流量平衡控制和经济运行的算法,给出泵站的总流量,自动制度开/停机计划。(2数据采集和处理。计算机监控系统通过周期性

6、的采集LCU 中收集到的实时数据,并更新实时数据库,运行数据存盘,通过对历史数据的保持,以保证泵站采集数据的连续性。同时,对采集到的LCU 中的各种数据进行分析处理,然后传递到中央控制室的计算机监控系统当中。(3状态监视和连锁报警。通过计算机监控系统,能实现对泵站各生产对象的实时监控。同时,基于LCU 的数据采集,能实现全开放的分布式系统的数据库分布,并能实现连锁报警功能。2.通信系统该泵站通信系统主要是指连接中央控制室和分站的传输链路、信息交换平台、网络平台以及电源系统等等。通信系统以SDH 传输技术为主,结合光纤以太网交换技术,可充分满足泵站的自动化控制和信息采集的需要。第5期 赵万陵:探

7、究泵站自动化控制系统分析 119 通信系统的任务一方面是构建覆盖泵站各节点的通信平台,以保障各种信息实时、安全、高效和准确的传递;另一方面则是为泵站的通信网络提供语音、数据、图像业务,各种业务均可实现全网联网。因此要求通信系统应具有良好的互通性和兼容性,还应具有良好的升级性,以支持未来泵站各种新型设备、新型传输业务的接入。3.图像监视子系统图像监视子系统采用了16路网络硬盘录像机和显示器对前端摄像机进行控制和监视。可根据系统预定的时间在显示终端上显示并能进行自动切换,显示不同监控点的图象,同时可对监控点的可变焦镜头的变焦、聚焦、光圈、全方位云台的上、下、左、右进行控制和操作,监视监控点区域范围

8、内的现场情况。图2 图像监控子系统图像监视系统作为泵站现代化管理的重要手段之一,它能够及时、准确的反映被监控对象的直接信息。通过图像监视系统可以随时查看泵站区域内任一摄像机的图像,也可以固定监视重要画面或按照一定的程序对各个摄像机的画面进行轮流显示。当出现报警信息时,图像监视系统还能以字幕、声音等多种形式报警,并在报警后自动启动录像机进行实时录像,对已发生的报警、录音以及操作员动作进行实时记录。三、自动化控制系统设备及软件简介该泵站自动化控制系统中所采用的设备及软件,详见下表1所示。表1 主要自动控制设备表编号设备名称型号及规格 单位数量备注一、中心站设备1 工作站计算机(主机Intel i3

9、 2100 台 2 DELL 硬盘录像机 DS-8016 台 1 研华工控5 网络交换机3C16477 台 1 3COM 6 UPS C2KS 6KVA/2H台 1 山特 7 电源避雷器 套 1 OBO 10 光端机 对 2 11语音报警系统套1续表1 编号设备名称型号及规格 单位数量备注三、闸门监控 1 现地监控单元(LCU施耐德 Micro PLC 套 1 2 UPS C1KS 1KVA/2H台 1 山特 3 避雷器 套 1 OBO 4 水位计 只 8 5触摸屏台2四、图像监视设备 1 室外彩色一体化摄像机SD53TC-PG-E1-X套 4 Philips 3避雷器套5OBO五、其它1 五

10、类双绞线 10610004 米 30AT&T2 视频电缆 SYV-75-5 批 1003 电源电缆 RVV-3x1.5 批 3004 控制电缆 RVVP-2x1.0 批 300 5光纤8芯单模光纤 米3000六、软件1 操作系统 Windows XP 套 12 数据库软件 Sybase SQL Server套 1 3组态软件套1四、总结近年来,自动化技术发展非常迅速,并在我国各个领域都得到了广泛的应用,尤其是在水利工程中更是得到了迅速的发展。根据黄陵县橡胶坝泵站工程的特点及运行要求,在工程中采用由计算机监控系统、通信网络和图像监视系统所组成的自动化控制系统。通过对该自动化控制系统的应用,实现了对整个泵站工程联合调度、实时控制、优化运行以及安全监视的目的。进而保证了整个工程在最安全、最经济的状态下运行,确保了该橡胶坝工程发挥出了最大的经济效益与社会