淺析微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在泵站的合理應(yīng)用

張紅玉 馬華明

【摘 要】微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)綜合了保護(hù)、檢測、管控、通信等功能，能夠保護(hù)電源，不會(huì)受到設(shè)備運(yùn)行以及通信系統(tǒng)的干擾，能夠獨(dú)立進(jìn)行工作。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的勵(lì)磁硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)，便于維護(hù)。因此其在泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控中具有重要應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；泵站；合理應(yīng)用

引言：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為建立高效的監(jiān)測以及管控體系提供了很大的幫助，在建立泵站中，自動(dòng)化技術(shù)的采取不僅提高了設(shè)備的與運(yùn)行率，還能夠提高管理效率，本文主要以具體的工程為例說明微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在泵站的應(yīng)用。

一、工程基本情況

寧夏大型泵站工程始建于上世紀(jì)七十年代，主要包括固海、鹽環(huán)定、紅寺堡、固海擴(kuò)灌、南山臺子、扁擔(dān)溝和甘城子7處，共有泵站100座，裝機(jī)638臺套，灌溉面積241.6萬畝，是寧夏水利工程的重要組成部分。自建成投運(yùn)以來，有效緩解了我區(qū)中部干旱帶水資源極度缺乏的現(xiàn)狀，穩(wěn)定解決了40多萬貧困人口的溫飽問題，為改善生態(tài)環(huán)境，維護(hù)民族團(tuán)結(jié)和農(nóng)村社會(huì)穩(wěn)定做出了歷史性貢獻(xiàn)。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，加之運(yùn)行時(shí)間長、維修改造資金不足，普遍存在機(jī)電設(shè)備老化、配套工程不完善、運(yùn)行狀況惡化等問題，能源單耗在4.93- 6.65千瓦時(shí)/千噸米之間，設(shè)備完好率僅40- 66%。因此，搶抓中央“擴(kuò)內(nèi)需、保增長”歷史機(jī)遇，實(shí)施大型泵站更新改造項(xiàng)目。規(guī)劃改造泵站51座，更新主水泵191臺，主電機(jī)262臺及配套機(jī)電設(shè)備，建設(shè)泵站自動(dòng)監(jiān)控及信息化系統(tǒng)，改造輔助設(shè)施等。項(xiàng)目實(shí)施后，泵站工程設(shè)備完好率達(dá)到95%以上，裝置效率提高到60%以上，能源單耗降低到4.5度/千噸米，灌溉保證率達(dá)到75%，可改善灌溉面積115萬畝，新增節(jié)水補(bǔ)灌面積55萬畝。

二、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本參數(shù)設(shè)計(jì)及功能介紹

微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)既可以通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入，也能夠從上位機(jī)中下載得到。在通信方面，上位機(jī)和除了閘門以外的各個(gè)部分全部采用相同的通信協(xié)議，可靠性高，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加具有層次性，能夠保證靈活的選用系統(tǒng)參數(shù)，安全性高[1]。

泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的功能包括檢測功能、控制管理功能、微機(jī)勵(lì)磁功能以及保護(hù)功能等。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的檢測功能主要體現(xiàn)在上位機(jī)監(jiān)測各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)變化中。在完整微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，站變、主變以及主電機(jī)上下導(dǎo)瓦等的溫度都會(huì)輸送到保護(hù)單元中，進(jìn)而與上位機(jī)通信?，F(xiàn)場壓力變送器把水壓力、油壓力等信息變換后，與上位機(jī)的信息交換。RS-485通信線將勵(lì)磁裝置的狀態(tài)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)域上位機(jī)通信，對應(yīng)機(jī)組的運(yùn)行情況能夠在勵(lì)磁綜合控制器上顯示出來。在現(xiàn)場的信息采集中，葉片角度能夠采用葉片角度編碼器采集信息，上下游水位通過超聲波水位計(jì)來采集信息，儲(chǔ)能罐油位通過紅外線液位探頭采集信息，這些采集到的信息通過PLC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。泵站設(shè)備檢測的電壓判斷得到的通訊信號，泵站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及報(bào)警信號等都是傳送到上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)測。

設(shè)備運(yùn)行的功率參數(shù)通過上位機(jī)閉環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，若是上位機(jī)出現(xiàn)故障，在現(xiàn)場就可以通過勵(lì)磁綜合控制器來調(diào)節(jié)鍵盤的主要運(yùn)行參數(shù)。上位機(jī)能夠說是記錄勵(lì)磁裝置的運(yùn)行參數(shù)，在裝置運(yùn)行不正常情況下，上位機(jī)和液晶顯示屏中會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的信號[2]。

微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理控制功能的實(shí)現(xiàn)。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，上位機(jī)直接控制電動(dòng)道閘、斷路器等，現(xiàn)場的監(jiān)控單元主要實(shí)現(xiàn)分和控制命令、依照實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)節(jié)葉片角度大小。上位機(jī)設(shè)定空壓機(jī)以及供排水泵的參數(shù)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)變化。在設(shè)計(jì)中，上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)故障報(bào)警功能呢，在系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)中設(shè)定了各個(gè)菜單畫面，能夠清晰的獲得主機(jī)溫度參數(shù)以及水壓力、油位等信息。磁系統(tǒng)中的運(yùn)行方式以及參數(shù)等僅僅通過鼠標(biāo)以及鍵盤就能實(shí)現(xiàn)調(diào)整。為加強(qiáng)系統(tǒng)的管理工程，在微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中還涉及了多層防護(hù)程序。

微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)功能，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠精確的記錄故障發(fā)生的時(shí)間以及類型等，進(jìn)而判斷故障參數(shù)變化。保護(hù)裝置的查詢通過PLC輪流查詢，一旦出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作，上位機(jī)能夠把保護(hù)動(dòng)作信息傳達(dá)到系統(tǒng)中。主機(jī)保護(hù)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)橫差保護(hù)以及過電流保護(hù)等，除了電量保護(hù)方面。還設(shè)計(jì)了勵(lì)磁參數(shù)狀態(tài)的保護(hù)。

三、泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

系統(tǒng)監(jiān)控對象主分為主設(shè)備和輔助設(shè)備，主要設(shè)備包括變壓器、電動(dòng)機(jī)等，輔助設(shè)備包括隔離開關(guān)、斷路器、空壓機(jī)、配電設(shè)備、閘門等。泵站系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容包括設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備的模擬電量以及計(jì)算機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況等。

當(dāng)前在泵站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用中，采用的系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)主要是開放分層式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，機(jī)組和變壓器的設(shè)計(jì)布置在同一控制網(wǎng)絡(luò)中，能夠?qū)崿F(xiàn)不同系統(tǒng)之間的閉鎖控制以及信息共享功能，系統(tǒng)計(jì)算機(jī)來存儲(chǔ)機(jī)組運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化管理。在泵站的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，將信息的采集和控制融為一體，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的顯示、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警、數(shù)據(jù)分析以及打印報(bào)表，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)成了分布式控制系統(tǒng)，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)保護(hù)結(jié)構(gòu)見圖1所示。

在監(jiān)控系統(tǒng)的配置中主要包括三層，第一層為站控級，包括網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、工作站以及通信站等，第二層是工業(yè)冗余以太環(huán)網(wǎng)，有通信光纜和交換機(jī)組成，第三層是現(xiàn)地控制單元。泵站設(shè)備的控制設(shè)計(jì)采用了站控級控制室操作員站集中控制的方式，根據(jù)實(shí)際的工作情況自動(dòng)控制，在與設(shè)備操作相關(guān)的控制以及現(xiàn)地單元的控制中采用手動(dòng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)受到操作規(guī)程?，F(xiàn)地控制站在執(zhí)行操作中，不僅能夠執(zhí)行上位控制層的命令，同時(shí)也能監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)[3]。

四、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在泵站的應(yīng)用效果

系統(tǒng)設(shè)計(jì)將太網(wǎng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站等連接在一起形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，系統(tǒng)采用了太網(wǎng)交換機(jī)為德國赫斯曼R32- FX/FX工業(yè)太網(wǎng)交換機(jī)，極大地增加了系統(tǒng)的抗干擾能力。在機(jī)組保護(hù)控制方面采用了PLC可標(biāo)稱控制軟件，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性大大提高，在機(jī)組LCU的設(shè)計(jì)中觸摸屏的設(shè)計(jì)能夠顯示運(yùn)行參數(shù)，方便控制。

在輔機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中包括了排水供水、真空抽水以及壓縮空氣等系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相互獨(dú)立，全部連接到LCU中，接受機(jī)組LCU的命令，控制操作更加方便。在電源的設(shè)計(jì)中，所有保護(hù)設(shè)備接入太環(huán)網(wǎng)均是采用TCP光纖環(huán)網(wǎng)。即使環(huán)網(wǎng)上存在個(gè)別斷點(diǎn)，也不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。保護(hù)測控裝置采用了模塊化設(shè)計(jì)更加突出了控制優(yōu)勢。從經(jīng)濟(jì)性角度分析，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠根據(jù)流量的要求來確定最佳泵組臺數(shù)，減少了資金投入。

微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在泵站的運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了少人值守、經(jīng)濟(jì)高效的的目的，泵站啟停更加自動(dòng)化，能夠自動(dòng)控制盒顯示泵站信息，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警功能，經(jīng)過2年時(shí)間的使用，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行正常，設(shè)備良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，開機(jī)效率大大提高，提高了勞動(dòng)效率。

五、結(jié)語

綜上所述，本文主要具體的工程為例，分析微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在在泵站的使用中已經(jīng)經(jīng)過了十多年的發(fā)展，技術(shù)比較成熟，當(dāng)前有不少大型排洪泵站已經(jīng)采用了微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在以后的發(fā)展中，各個(gè)泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)加強(qiáng)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用。

參考文獻(xiàn)：

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