1、浅论泵站自动化监控系统设计【摘要】：在水利枢纽工程中泵站是重要的设施之一，随着我国经济建设与科技水平的快速提升，对水利设施提出了更高的要求，文章介绍了泵站调度中心集控与分布微机监控系统的功能，硬件组和软件结构，以进一步提升水利设施的自动化控制。 【关键词】：泵站；监控系统；PLC 可编程控制器；自动化 中图分类号： TV675 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, 一般由排水(或供水)和供电两大系统共同构成的。大型泵站的自动化监控一般是由 PLC 集散控制、供电系统自动化及数字视频闭路监视系统等几部分组成。随着 PLC 软硬件、网
2、络通信技术及计算机技术的快速发展, 工业自动化的控制也开始向信息整合、智能集成方向发展。 一、监控的对象 泵站电气及其自动化系统工程的主要任务就是实现对泵站所有机电设施的自动化监控并实现现代化管理，具体监控任务如下：水泵机组及辅助设备：进水电动阀、出口液控阀、检修电动闸阀、技术供水泵、渗漏排水泵、高低压配电柜、厂用变压器、直流屏、功率补偿及启动装置、泵站厂房通风设备、真空泵。 二、监控的目的 泵站电气及自动化系统主要实现对五台异步电机的微机保护、数据采集、通信、机组及辅助设备的检测、控制、电能计量等功能，通过闭路监视系统，对泵站机组、车间内设备进行监控保护，具有越限及设备异常告警、记录、打印制
3、表、事件顺序记录、统计、计算、事故追忆等功能。实现遥测、遥控、遥视。 三、PLC（可编程控制器） PLC 可采用法国施耐德公司 Modicon PLC，Premium PLC 完成以下的监控内容：（1）采集泵站内水位、流量、水泵出水压力、振动数据等模拟信号；（2）采集现场控制屏面板上的开关信号、采集开关、接触器、继电器等的位置、状态信号、机组的轴承温度以及软启动器设备的运行、状态等信号；（3）采集机组运行的各项参数，计算各机组的运行时间；（4）根据前池水位和各机组运行情况等参数控制机组自动启停；（5）控制泵站内除了电机、厂变、母线外的其它设备（包括集水井排水泵系统、消防泵系统、厂房通风机、事故
4、照明系统等） 。 四、PLC 监控要求 (1) 所有设备的控制均有手动和自动两种方式, 在检修、调试或突发事件时可在设备现场进行手动操作, 正常情况下由 PLC 进行自动控制。(2) 由内河水位控制水泵机组的启动, 启动水泵前要先确保对应的电动阀门处于打开位置, 泵房内以及外河大堤的相应闸门应处于关闭状态,启闭机的相应闸门应处于打开状态。如以上条件不满足则先控制闸门或电动阀处于正确位置。在非汛期水泵处于未工作的状态或外河水位很低时, 内河主要通过自流方式向外排水, 此时应开启所有闸门。 (3) 隔栅要定期将内河的漂浮污物打捞上来通过皮带机将其运走。两组皮带机和隔栅, 每组 5 台隔栅和一台皮带
5、机,可以设定时间， 每天定时控制启停。 (4) 为了均衡各机组设备的工程性能以及延长水泵机组的寿命, 杜绝部分设备锈蚀或者长期闲置而其它设备长期运行导致磨损, 因此要有效分配各机组设备的工作量, 即要求均衡控制所有水泵机组。 (5) 要对所有设备的故障信息进行采集并且可以通过报警进行保护。如过力矩, 水泵机组的电气故障、启闭机,电动阀的电气故障、电机漏水、绕组超温、接线腔漏水、油室漏水以及轴承过热等等信息均要由 PLC 进行采集处理并且上报。 (6) 所有水泵电机的启动都是逐一启动，以避免产生电力波动,间隔10s, 绝不许同时启动两台或两台以上的水泵电机, 停止时也是逐一停止, 间隔时间为 2
6、s。 (7) 对所有设备的状态信息如运行/停止、手动/自动、正常/故障和所有模拟量信息如内外河和水泵出口压力、集水池等处的水位高度、水道流量等等信息参数均能在触摸屏和上位机上直观显示。 五、泵站软件系统完成的功能 在泵站电气及自动化系统中，Wonderware 工控软件能完成对泵站运行的监视、控制、调节、设置数据、调整、显示，数据打印，实现泵站自动抽水控制（APC） ，单泵组自动抽水功能，从而实现泵站优化。对系统运行的各种数据（包括各种电压、电流、功率、功率因数、压力、流量、水位、温度等）采用数据库系统进行收集、统计，并自动生成图表、参数变化趋势曲线，提供运行和维护指导。通过调度中心应用力控组
7、态软件对泵站的有序控制，将泵站运行的设备、水位、电力等实时信息采集到中控室，进行远程监控；并利用 IE 功能在局域网内的计算机上进行浏览，使得管理人员对泵站的操作做到有的放矢。 六、安全监视 安全运行监视包括状态监视、越限监视、过程监视和泵站监控系统设备故障监视，具有声光报警功能。各种控制和调节有安全保护措施和完善的闭锁防误操作功能。运行状态、越限监视：对泵站机组、配电系统、公用系统及水位等主要设备、场所进行实时运行状态监视和测量变化监视，运行参数越限时，及时报警并具有事故记录。过程监视：对机组及附属设备、公用设备等操作过程所经历的主要动作步骤予以监视。在显示器上显示过程，当过程发生阻滞时，显
8、示阻滞原因，并将设备自动切换至安全状态。时，显示故障时间、位置和原因。当泵站运行故障和事故发生时，即时报警，显示器的画面指示报警位置，并显示和记录故障、事故发生的时间，地点，性质和报警语句；通过语音报警装置进行音响语音报警；通过打印机打印报警记录；并把报警信息存于数据库形成报警汇总表等。对来自各 LCU 的事件顺序记录（SOE 量） ，进行显示、记录，其格式为：事件标志、事件内容、年月日时分秒毫秒动作设备名称等。当设备发生故障或事故后，监控系统进行事故追忆，列出事故前后一段时间内的主要参数值及其变化情况，进行记录打印、画面显示和提供分析指导。监控系统异常监视：当泵站监控系统发生故障后，监控系统
9、对事故进行追忆，列出事故前后时间内的主要参数值及变化情况，为技术人员提供技术指导。 七、人机界面 工控软件能够设计直观，易于操作，操作人员只需经过短期培训即可掌握。 1.存储记录 泵站所有设备的报警事件、操作事件及报表都存于数据库内记录下来，可随时打印或显示。计算机系统存储和提供查询的数据、资料满足泵站优化运行和经验数据收集、运行指导的要求。 2.打印记录 主要包括对操作记录，报警事件的记录，事故追忆和相关量顺序的记录以及各种报表的记录。打印记录分为定时的打印记录、报警响应的打印记录及操作打印的记录等工作模式。 3.屏幕显示 主机/操作员站显示器显示内容具有定点和循环方式，实现召唤显示以及事故
10、、故障画面的自动推出显示、信息的自动显示，显示器的显示画面、信息图表带有年、月、日、时、分、秒和必要的说明文字，清晰表示泵站的运行状况。在泵站设备运行参数异常或监控系统异常时，向操作人员指示出详细的、准确的信息。显示器的主要显示画面：电气主接线图，保护、测量配置图，厂用电系统接线图、直流系统图、抽水流量、进出水池水位动态棒图、有功、无功电量动态棒图、泵组各工况和辅机过程控制流程图、状态和报警的信息画面、报表、设备操作次数和事件、报警统计表、全站用电，抽水流量统计图表、事件顺序记录显示、事故追忆显示、直流屏的部分开关进行控制，以及直流屏数据的显示。 4.泵站运行的分析与指导 积累泵站运行的数据，
11、为提高泵站运行和维护的水平提供依据，要逐日累计各泵组和全站的抽水量以及用电量；累计泵组运行的时间、运行的次数及可利用率；累计各泵组、厂用的变压器、断路器等主要设备的运行时间及动作次数等；泵站主要设备的各种运行参数的采集和统计。结语 所设计的系统具有一定的灵活性，如果系统需要扩充，只需对软件部分稍作改动，硬件部分增加相应机组的控制系统即可，不必对原系统做大的改动，结构简单、功能齐全。 参考文献： 1 欧阳道生, 杨小青. 大型泵站的自动化监控系统J. 电工技术杂志, 2004(8). 2 金松.泵站自动化系统改造.中华机械网,2005,9. 3 龚曙光. ANSYS 工程应用实例解析M . 北京: 机械工业出版社, 2003.
