路國強(qiáng) 路玉鋒

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在上橋抽水泵站中的應(yīng)用

路國強(qiáng) 路玉鋒

上橋抽水泵站是茨淮新河上的重要工程，裝有6臺水泵機(jī)組，配套電動機(jī)為1600kW同步電動機(jī)。擔(dān)負(fù)著200多萬畝農(nóng)田灌溉及茨河、躍進(jìn)溝等排澇及航運(yùn)供水任務(wù)。該泵站于1973年動工興建，1978年建成，2001年完成計(jì)算機(jī)自動化監(jiān)控改造，并在應(yīng)用中進(jìn)行升級以滿足泵站汛期日益繁重的灌排任務(wù)，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

二、監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

目前采用的監(jiān)控系統(tǒng)為分層分布全開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由按功能分布的主控層及按對象分布的現(xiàn)地單元層組成（見圖1）。主控層設(shè)備包括主控工作站1、主控工作站2、工程師站、廠長終端、UPS電源、網(wǎng)絡(luò)正向隔離裝置、WBE服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等構(gòu)成，并能與保護(hù)系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)相互通訊完成數(shù)據(jù)交換、顯示、報(bào)警等功能；現(xiàn)地控制單元包括7套LCU，2臺機(jī)組LCU合用一個現(xiàn)地柜，開關(guān)站和公用設(shè)備合用一個公用現(xiàn)地柜。主控層和現(xiàn)地控制單元通過2臺交換機(jī)相連組成雙冗余100Mbps星型以太網(wǎng)，交換機(jī)通過屏蔽雙絞線與主控層各工作站相連，通過多模光纖與各現(xiàn)地控制單元相連，系統(tǒng)以手動優(yōu)先、下層優(yōu)先的方式設(shè)置必要的硬件和軟件閉鎖，使運(yùn)行人員能方便的在各控制層之間、計(jì)算機(jī)與現(xiàn)地控制設(shè)備之間可選定對設(shè)備的控制權(quán)，對無控制權(quán)的控制設(shè)備進(jìn)行閉鎖。

三、系統(tǒng)功能

1.主控層功能

（1）數(shù)據(jù)采集與處理

科技是第一生產(chǎn)力這個論斷，同樣適用于高校的食品衛(wèi)生安全管理。飲食總公司分別對食堂進(jìn)行了“明廚亮灶”和“視頻門禁”兩個專項(xiàng)建設(shè)。其中，學(xué)校通過兩期的“明廚亮灶”建設(shè)，共投入121萬元，在12個樓面食堂共安裝286個紅外攝像頭，實(shí)現(xiàn)了對2萬多平方米的食堂所有加工區(qū)域進(jìn)行全方位、全時(shí)段的實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且所有視頻匯集到總公司中心監(jiān)控室。而通過“視頻門禁”建設(shè)，總公司對學(xué)校所有食堂的后廚出入通道實(shí)現(xiàn)全面刷卡管理。通過這種升級管理手段的辦法，師生們對食堂生產(chǎn)加工安全方面的疑慮減少了，總公司對食堂食品安全生產(chǎn)內(nèi)控的能力增強(qiáng)了。

主控層從LCU實(shí)時(shí)采集反映全泵站主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的各種數(shù)據(jù)（見圖2）。如模擬量（如機(jī)組定子、推力瓦、導(dǎo)軸瓦溫度、葉片角度、油水氣壓力等）、交流量、脈沖量、通信量、循環(huán)掃描開關(guān)量和中斷開關(guān)量等，并對全站主要設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控管理，主要包括設(shè)備的調(diào)節(jié)控制、工況轉(zhuǎn)換及參數(shù)設(shè)置等操作、防誤操作輸出閉鎖、報(bào)警記錄及歷史查詢、事件順序記錄、事故追憶、溫度趨勢報(bào)警與分析、事故語音報(bào)警、畫面軟拷貝、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理等功能。

（2）水泵機(jī)組投運(yùn)過程中全計(jì)算機(jī)自動控制

水泵機(jī)組啟動、停止，主變與站變開、關(guān)，輔助設(shè)備及油氣水系統(tǒng)工作等，均實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)全自動控制（見圖3）。

（3）水泵機(jī)組運(yùn)行過程中可閉環(huán)調(diào)節(jié)和控制

可根據(jù)水位、流量，實(shí)施水泵葉片運(yùn)行角度優(yōu)化調(diào)節(jié)及機(jī)組無功調(diào)節(jié)。

（4）簡潔、直觀的可視化順控流程

圖1 上橋抽水站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

按流程圖方式對控制進(jìn)行組態(tài)、顯示與操作；支持流程執(zhí)行后回放功能，流程調(diào)度支持單步、斷點(diǎn)連續(xù)等執(zhí)行方式；支持在線修改、調(diào)試和離線仿真。

圖2 上橋抽水站運(yùn)行監(jiān)視圖

圖3 上橋抽水站1#機(jī)組開停機(jī)流程監(jiān)視

（5）畫面顯示

可顯示各種電氣接線圖，油氣水系統(tǒng)圖。開關(guān)狀態(tài)、各種水泵機(jī)組運(yùn)行參數(shù)如：電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、流量、葉片角度、真空度及輔助設(shè)備相關(guān)電氣參數(shù)等。

（6）遠(yuǎn)程監(jiān)控

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日新月益，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能在互聯(lián)網(wǎng)上得以實(shí)現(xiàn)，通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)安裝可通過互聯(lián)網(wǎng)→正向隔離裝置（網(wǎng)隔）→登錄服務(wù)器完成遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

2.現(xiàn)地控制單元層功能

LCU作為監(jiān)控系統(tǒng)的底層控制設(shè)備，主要是完成各類數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理，并定是時(shí)、隨機(jī)或響應(yīng)主控級的召換，向主控級發(fā)送采集的數(shù)據(jù)和各類報(bào)警信息，同時(shí)接受主控級出現(xiàn)故障或退出運(yùn)行時(shí)，LCU仍能正常運(yùn)行和就地實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的基本監(jiān)控功能，如數(shù)據(jù)采集、處理和設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視；設(shè)備調(diào)節(jié)控制、工況轉(zhuǎn)換及參數(shù)設(shè)置等操作；事件順序記錄；硬件自診斷功能，并進(jìn)行在線診斷報(bào)警。

四、系統(tǒng)配置

1.主控層配置

（1）操作員主控工作站

各站從LCU實(shí)時(shí)采集反應(yīng)全站主要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的各類數(shù)據(jù)，更新數(shù)據(jù)并廣播發(fā)送至上位機(jī)所有站點(diǎn)，運(yùn)行AGC/AVC后臺程序，同時(shí)作為人機(jī)接口，供運(yùn)行人員對全站主要設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控。

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)器站

利用相關(guān)服務(wù)器站使用redhat5.5 Linux操作系統(tǒng)用于上位機(jī)GPS對時(shí)，各圖表曲線的生成、事件追憶、溫度趨勢報(bào)警、分析及數(shù)據(jù)存儲等功能。

（3）工程師站（兼廠內(nèi)通信站）

工程師站1臺使用Windows7操作系統(tǒng)，用于進(jìn)行設(shè)備維護(hù)調(diào)試以及培訓(xùn)仿真等功能；并兼廠內(nèi)通信站功能完成對保護(hù)系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、直流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息的采集。反映設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的遙信、遙測數(shù)據(jù)。

（4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

使用交換機(jī)2臺，每臺交換機(jī)分別通過超5類屏蔽雙絞線與上位機(jī)各站的網(wǎng)卡相連，通過多模光纖與LCU以太網(wǎng)模塊相連，構(gòu)成雙冗余100Mbps星型以太網(wǎng)。

（5）UPS電源冗余方面，該泵站主控層設(shè)備采用集中供電，兩套交流不間斷電源構(gòu)成雙電源并列供電，2套作為后備電源，LCU其他專用監(jiān)控裝置采用交直流雙供電插箱FDPM，其專用一路直流電源及一路交流不間斷電源分散供電，即使全站交流全部停電的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)也可由蓄電池的直流電源繼續(xù)工作一段時(shí)間，為泵站監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定工作提供了可靠的電源保證。

2.現(xiàn)地控制單元配置

微機(jī)監(jiān)控裝置現(xiàn)地控制單元層LCU均采用智能可編程控制器，公用LCU屏還配置了智能液晶觸摸屏，交流采樣裝置、功率、電壓、電流變送器、型智能儀表等設(shè)備。

五、結(jié)語

上橋抽水站使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以后，泵站控制運(yùn)行技術(shù)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，在泵站行列處于領(lǐng)先地位。主要體現(xiàn)在控制、監(jiān)視、保護(hù)計(jì)算機(jī)化，勵磁微機(jī)化，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。實(shí)現(xiàn)中央集控、遠(yuǎn)方操控監(jiān)視、輔助系統(tǒng)自動化，保證防汛抗旱及時(shí)開機(jī)運(yùn)行，提高泵站運(yùn)行效率；實(shí)現(xiàn)對泵站油、氣、水的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障機(jī)組安全可靠運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)事故追憶、故障自動查詢、運(yùn)行指導(dǎo)、報(bào)表自動打印，提高泵站運(yùn)行管理水平。該技術(shù)可為水利及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮巨大作用

（作者單位：安徽省蚌埠閘工程管理處 233050 安徽省茨淮新河工程管理局 233010）

（專欄編輯：張 婷）