劉心峰
(遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司,沈陽(yáng) 110003)
鳳城排灌站位于丹東市鳳城縣內(nèi),是一座排、灌兩用站,汛期將澇水排入泄洪道,旱季引水灌溉農(nóng)田。泵站主要由引水渠、灌溉引水穿涵、前池、泵房、出水池、出水渠及出水穿涵等單項(xiàng)建筑物組成。泵站建立時(shí)間較造,自動(dòng)化水平低。隨著水利工程供水、排水量的不斷增多,泵站面臨著前所未有壓力?;诖?,以泵房維修改造為契機(jī),對(duì)排灌站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了泵站自動(dòng)化控制,有效保障泵站設(shè)備的安全,同時(shí)還可以對(duì)泵站實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化控制以及水文的數(shù)據(jù)采集,為水利相關(guān)部門(mén)提供決策的相關(guān)依據(jù)和信息。
系統(tǒng)控制可采用多種方式,保證系統(tǒng)方便快捷的運(yùn)行,并保證系統(tǒng)在任何情況下都具有可操作性,確保系統(tǒng)的可靠性。
設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開(kāi)關(guān)選擇“就地”方式時(shí),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的啟/停、開(kāi)/關(guān)操作。設(shè)備的急停按鈕或其他保護(hù)和安全連鎖裝置(如:過(guò)載保護(hù)及液位保護(hù)等)必須是硬線連接至電氣控制回路,不受方式選擇開(kāi)關(guān)的限制?,F(xiàn)場(chǎng)控制箱(柜)在開(kāi)關(guān)在“手動(dòng)”位置時(shí),設(shè)備為離線方式,PLC不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行任何控制。
即遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式。現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程” 開(kāi)關(guān)選擇“遠(yuǎn)程”方式時(shí),操作人員通過(guò)操作終端(HMI)或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫(huà)面用鼠標(biāo)器或鍵盤(pán)選擇“手動(dòng)”方式并對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟/停、開(kāi)/關(guān)操作。
現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開(kāi)關(guān)選擇“遠(yuǎn)程”方式,且現(xiàn)場(chǎng)控制站的“自動(dòng)/手動(dòng)”設(shè)定為“自動(dòng)”方式時(shí),設(shè)備的運(yùn)行完全由各PLC根據(jù)對(duì)渠道水位高度要求來(lái)完成對(duì)設(shè)備的運(yùn)行或開(kāi)/關(guān)控制,而不需要人工干預(yù)[1]。
自動(dòng)化控制系統(tǒng)分為三級(jí)管理,包括管理級(jí)(管理處)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)(PLC控制站)及就地控制級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)通過(guò)主PLC系統(tǒng)進(jìn)行采集,并通過(guò)主干通訊網(wǎng)絡(luò)——工業(yè)以太網(wǎng)傳送到中央控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控和管理。同樣,中央控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)的控制命令也通過(guò)上述通道傳送到PLC的測(cè)控終端,實(shí)施各單元的分散控制?,F(xiàn)場(chǎng)與中央控制室之間通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)連接,高速工業(yè)以太網(wǎng)采用開(kāi)放式的總線結(jié)構(gòu),以便于實(shí)現(xiàn)近遠(yuǎn)期系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。
1)管理級(jí)(管理處)
主要完成對(duì)泵站設(shè)備的管理、調(diào)度、集中操作、監(jiān)視、系統(tǒng)功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設(shè)置、記錄、報(bào)表生成及打印、故障報(bào)警及打印,對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,控制操作以及分析統(tǒng)計(jì)等功能。
2)通信主站(LKPLC)
LKPLC作為通信主站,把現(xiàn)場(chǎng)控制站信號(hào)通過(guò)RS 485總線傳上來(lái),通信主站通過(guò)以太網(wǎng)把信號(hào)上傳到監(jiān)控中心,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
3)現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)(LMPLC控制站)
水文數(shù)據(jù)采集、閘門(mén)的控制以及水泵機(jī)組控制由LMPLC完成。主要有邏輯控制和通信兩部分。數(shù)據(jù)最終通過(guò)RS 485總線進(jìn)入LK系統(tǒng),LK把大量的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)上傳調(diào)度中心。
每個(gè)站點(diǎn)都分別采集閘門(mén)上下游水位,并傳輸?shù)街锌仉娔X上,讓用戶可以第一時(shí)間看到閘門(mén)兩邊的水位數(shù)據(jù),讓用戶選擇合適的通道進(jìn)行排水。當(dāng)閘門(mén)兩端水位狀況異常時(shí),還可以進(jìn)行報(bào)警,第一時(shí)間通知用戶進(jìn)行設(shè)備控制,也可以使用自動(dòng)控制模式,讓設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,保證泵站排水的順暢。
根據(jù)監(jiān)控設(shè)備及對(duì)數(shù)據(jù)的要求,自動(dòng)控制系統(tǒng)整體分為三大部分:分別是閘門(mén)控制部分、泵房控制部分、智能水、電參數(shù)采集部分[2]。
水文測(cè)量及閘門(mén)控制系專門(mén)用于泵站閘門(mén)以及附近水文數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng),主要包含以下幾個(gè)測(cè)量方面:閘門(mén)狀態(tài)監(jiān)控,使閘門(mén)可以按照需要的高度進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作,并對(duì)閘門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行記錄,有效記錄閘門(mén)使用情況,減少各類誤操作的發(fā)生;閘門(mén)上游的水位數(shù)據(jù)采集、閘門(mén)下游水位數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后可及時(shí)傳送到控制電腦上,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存,當(dāng)數(shù)據(jù)超出設(shè)定范圍時(shí),系統(tǒng)可進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。上下游水位數(shù)據(jù)的采集使用兩臺(tái)超聲波水位計(jì),閘門(mén)控制使用中控電腦以及的專用的開(kāi)度儀,這樣有利于得出真實(shí)有效的數(shù)據(jù),為泵房以及上下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。
泵房控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)泵房水泵、電動(dòng)閥門(mén)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,并檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)電壓、電流等情況,有效避免電路故障對(duì)系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生的損壞。泵房控制系統(tǒng)主要又以下部件構(gòu)成:可編程控制器(PLC)、變頻器、軟啟動(dòng)器、壓力變送器、EDA模塊等。系統(tǒng)圖如下:
水位、電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x主要是用來(lái)測(cè)定相關(guān)儀器儀表的智能參數(shù),如電壓、電流、電功率等,是一種綜合性的測(cè)量?jī)x器,具有報(bào)警檢測(cè)功能。電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x可包括數(shù)字式電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x、單相電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x、三相電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x、多功能電力參數(shù)測(cè)量?jī)x等[3]。
水位測(cè)量基于超聲波水位計(jì),便于安裝調(diào)試及維護(hù)。
本系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求,測(cè)量各水泵電機(jī)、閘門(mén)電機(jī)、配電室低壓端各相電壓,當(dāng)出現(xiàn)電壓過(guò)高,單相負(fù)載過(guò)大,缺相等情況時(shí),系統(tǒng)還可以通過(guò)中控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警,最大保護(hù)用戶用電的安全。
鳳城排灌站改建工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的完成,實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班、少人值守”的目的,從很大程度上減輕了運(yùn)行維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、可靠性強(qiáng),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)組自身的優(yōu)化和調(diào)度,實(shí)現(xiàn)泵站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,有效提高了管理水平和排漬效果。