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　　泵站自動化控制系統(tǒng)功能研究

　　【摘要】泵站自動化控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動采集分析和實(shí)時顯示功能，自動完成對主機(jī)及輔

　　機(jī)控制操作與狀態(tài)監(jiān)視，在提高泵站科學(xué)管理水平、安全運(yùn)行中所起到的重要作用。本文主要對泵站自動化控制系統(tǒng)功能相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探討。

　　【關(guān)鍵詞】泵站;自動化;控制系統(tǒng)

　　1、泵站自動化的組成

　　自動化控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，視頻圖像以及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，主要實(shí)現(xiàn)對水泵機(jī)組、水閘、供配電系統(tǒng)、進(jìn)出水池、直流系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及其泵站運(yùn)行重要部位與關(guān)鍵對象、參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)測、監(jiān)視、監(jiān)控并做到重要數(shù)據(jù)、圖像、指令的傳送和接收。自動化控制主要包括現(xiàn)場設(shè)備的控制，現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)視，輔助設(shè)備的檢測和站區(qū)范圍內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)幾大部分。水閘和水泵的啟閉，機(jī)電保護(hù)以及各類設(shè)備狀態(tài)檢測是現(xiàn)場控制的關(guān)鍵。動作、狀態(tài)和環(huán)境聯(lián)動是現(xiàn)場監(jiān)控的zui高要求。

　　2、泵站系統(tǒng)功能

　　泵站自動化控制系統(tǒng)主要體現(xiàn)在一下功能:數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視和報(bào)警、控制與調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)通訊等。

　　2.1數(shù)據(jù)采集與處理

　　采集的數(shù)據(jù)與處理要求包括如下類型:

　　a.模擬量的采集與處理:對內(nèi)外河水位、水泵、閘門開啟高度、變配電的高、低壓電器系統(tǒng)等參數(shù)越限報(bào)警進(jìn)行周期采集，zui后經(jīng)格式化處理后形成實(shí)時數(shù)據(jù)并存入實(shí)時數(shù)據(jù)庫。

　　b.開關(guān)的采集與處理：對事故信號，開關(guān)量信號等，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)應(yīng)能迅速響應(yīng)這

　　些信號并作出一系列的反應(yīng)及自動操作。開關(guān)量信號輸入應(yīng)無源接點(diǎn)輸入。對各類故障信號，輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號，手動自動方式選擇的信號等非中斷開關(guān)量的信號，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對這些信號的采集方式定期掃查。對信號的處理包括光電隔離，接點(diǎn)防抖動處理，硬件及軟件濾波基準(zhǔn)時間補(bǔ)償，數(shù)據(jù)有效性及合理性的判斷，啟動相關(guān)量功能(如啟動事故順序記錄、或事故報(bào)警音響，畫面自動推出以及自動停機(jī)等)，zui后經(jīng)格式化處理后存入實(shí)時數(shù)據(jù)庫。

　　c.脈沖量的累積與處理：脈沖量的采集處理包括接點(diǎn)當(dāng)抖動處理，數(shù)據(jù)有效性合理判斷、標(biāo)

　　度變換、檢錯糾錯處理，經(jīng)格式化處理后存入實(shí)時數(shù)據(jù)庫，也可以直接通過串行通訊采集。

　　d.開關(guān)量輸出：指各種操作指令，計(jì)算機(jī)在輸出這些信息前應(yīng)進(jìn)行效驗(yàn)，經(jīng)判斷無誤后方可送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為保證信號電器獨(dú)立性及準(zhǔn)確性，輸出信號應(yīng)防抖動并光電阻隔。

　　e.信號量值及狀態(tài)設(shè)定：由于設(shè)備原因而造成的信號出錯以及在必要進(jìn)行人工設(shè)定值分析

　　處理信號量時，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)應(yīng)允許運(yùn)行值班人員和系統(tǒng)操作人員對其進(jìn)行人工設(shè)定，并在處理時把它們與正常采集的信號同等對待，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)可以區(qū)分它們并給出相應(yīng)標(biāo)志。

　　2.2運(yùn)行監(jiān)視和事故報(bào)警

　　a.運(yùn)行實(shí)時監(jiān)視。計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)可以使運(yùn)行人員通過屏幕對各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視。所有要進(jìn)行監(jiān)視的內(nèi)容包括當(dāng)前各設(shè)備的運(yùn)行及停運(yùn)情況，并對各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時顯示。

　　b.參數(shù)越限報(bào)警記錄。計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)對某些參數(shù)以及計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，對這些參數(shù)量值可預(yù)先設(shè)定其限制范圍，當(dāng)它們越限及復(fù)*要作相應(yīng)的處理。這些處理包括越限報(bào)警、越復(fù)*的自動顯示、記錄和打印;對于重要參數(shù)及數(shù)據(jù)還應(yīng)進(jìn)行越限后至復(fù)限的數(shù)據(jù)存儲及召喚顯示;啟動相關(guān)量分析功能，作故障原因提示，對于一些重要參數(shù)要有趨勢報(bào)警。

　　c.事故順序記錄。當(dāng)發(fā)生事故造成跳閘動作情況時，自動控制系統(tǒng)應(yīng)立即中斷方式響應(yīng)并自動顯示、記錄和打印事故名稱及時間;記錄和打印相關(guān)設(shè)備的動作情況、自動推出相關(guān)畫面、做事故原因分析及提示處理方法，系統(tǒng)應(yīng)能將發(fā)生的事故及設(shè)備的動作情況按其發(fā)生的先后順序記錄下來。

　　d.故障狀態(tài)顯示記錄。計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)定時掃查各種故障狀態(tài)信號，一旦發(fā)生狀態(tài)將在屏幕上即時顯示出來，同時記錄故障及其發(fā)生時間，并用語音報(bào)警。系統(tǒng)對故障狀態(tài)信號的查詢周期不超過兩秒。

　　e.事故追憶及相關(guān)量記錄。在發(fā)生事故時，由各現(xiàn)場控制單元采集和設(shè)備的狀態(tài)量并送控制室，完成事件順序排序、排列、顯示、打印和存檔。每個事件的記錄和打印點(diǎn)名稱、狀態(tài)描述和時標(biāo)、記錄的分辨率不大于2ms，應(yīng)能記錄事故發(fā)生*秒和后20秒時間內(nèi)重要實(shí)時參數(shù)的變化情況。運(yùn)行人員可以召喚、顯示或打印這些數(shù)據(jù)。

　　2.3控制與調(diào)節(jié)

　　2.3.1控制對象：水泵、水閘、格柵、高低壓電器設(shè)備等。

　　2.3.2控制方式。當(dāng)控制方式切換到計(jì)算機(jī)控制為主的方式時，集控中心值班人員通過主控站工控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，主要有：1)自動完成開、停機(jī)和泵閘啟閉。2)電氣設(shè)備開關(guān)合/分操作。3)各種輔助設(shè)備的操作。4)各種整定值和限值的設(shè)定。5)各種信號處理。6)其他與管理單位商定的功能。

　　2.3.3泵組順序控制。當(dāng)泵組開、停機(jī)指令確認(rèn)下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動推出相應(yīng)機(jī)組的開、停機(jī)操作過程監(jiān)視畫面。畫面上反映操作全過程中所有重要步驟的實(shí)時狀態(tài)、執(zhí)行時間及執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時及時提示受阻部位及受阻原因。機(jī)組的開、停機(jī)操作允許開環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動識別在不同方式下的開、停機(jī)操作要求并作出響應(yīng)。

　　2.3.4泵組輔助設(shè)備及公用設(shè)備手動控制及啟、停或開、閉手動操作。

　　2.3.5閘門順序控制。當(dāng)閘門啟、閉指令確認(rèn)并下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動推出響應(yīng)閘門啟、閉操作過程監(jiān)視畫面。畫面上反映操作全過程中所擁有重要步驟的實(shí)時狀態(tài)、執(zhí)行時間及執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時及時提示受阻部位及受阻原因。閘門啟、閉操作允許開環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動識別在不同方式下的啟、閉操作要求并作出不同的響應(yīng)。

　　2.3.6控制與調(diào)節(jié)對象及控制與調(diào)節(jié)方式?？刂婆c調(diào)節(jié)對象主要為閘門、水泵以及其他電器設(shè)備。當(dāng)控制方式切換到計(jì)算機(jī)控制為主方式時，控制室值班人員通過工控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)能完成下列內(nèi)容：按給定開度自動完成開閘、關(guān)閘操作;閘門運(yùn)行過程中遇到意外情況時在監(jiān)控主機(jī)以及現(xiàn)場進(jìn)行急停操作;電器設(shè)備開關(guān)合/分操作;各種輔助設(shè)備的操作;各種整定值和限值的設(shè)定。

　　2.4其他必要功能

　　2.4.1.統(tǒng)計(jì)與制表。對采集的數(shù)據(jù)與檢測事件進(jìn)行在線計(jì)算，打印輸出各種運(yùn)行日志和報(bào)表。

　　2.4.2人機(jī)接口。在線顯示實(shí)時圖形，使值班人員對運(yùn)行過程進(jìn)行安全監(jiān)視并通過控制室計(jì)算機(jī)鍵盤在線調(diào)整畫面、顯示數(shù)據(jù)和狀態(tài)、修改參數(shù)、控制操作等。

　　2.4.3畫面顯示。畫面顯示是計(jì)算機(jī)自動控制的主要功能，畫面調(diào)用將允許自動及召喚方式實(shí)現(xiàn)。自動方式指當(dāng)有事故發(fā)生時或進(jìn)行某種操作時有關(guān)畫面的自動推出，召喚方式指某些功能鍵或以菜單方式調(diào)用所需要畫面。畫面種類包括動態(tài)顯示圖、單線圖、立面圖、曲線、各種語句、表格等。要求畫面顯示清楚穩(wěn)定，畫面結(jié)構(gòu)合理，刷新速度快且操作簡單。單線系統(tǒng)種類包括電氣主接圖、啟閉機(jī)控制接線圖等。在這類畫面上能實(shí)時顯示出運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)及某些重要參數(shù)的實(shí)時值，同時可通過窗口顯示其它有關(guān)信息。

　　立面圖在畫面上能實(shí)時顯示出水位、動態(tài)顯示閘門開度等參數(shù)，形象直觀;并能點(diǎn)擊彈出各啟閉機(jī)的控制畫面。表格類包括參數(shù)及參數(shù)給定值、特性表、定值變更統(tǒng)計(jì)表、各類報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)表，操作統(tǒng)計(jì)表、各類運(yùn)行報(bào)表、運(yùn)行日志、水文特征值等。運(yùn)行指導(dǎo)類包括升、降、停指導(dǎo)，低壓系統(tǒng)操作指導(dǎo)，種類提示信息等。以上各類畫面可以按值班人員要求組合在一起顯示，也可以單獨(dú)顯示。設(shè)備狀態(tài)維修的指導(dǎo)除了正常的監(jiān)視各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)外還應(yīng)

　　具備設(shè)備的維修指導(dǎo)，達(dá)到的參數(shù)時給出提示，使設(shè)備的維護(hù)更科學(xué)。

　　2.4.4語音提示功能。當(dāng)各畫面進(jìn)行操作時應(yīng)能語音提示，以及發(fā)生事故和故障時，應(yīng)能用準(zhǔn)確、清晰的語言向有關(guān)人員發(fā)出報(bào)警。

　　2.4.5系統(tǒng)自檢和自動重啟動。包括主機(jī)自檢和過程故障檢測，通過檢測包括對i/o過程通道在線自動檢測，檢測內(nèi)容有通道數(shù)據(jù)有效性、合理性判斷，故障點(diǎn)自動查找及故障自動報(bào)警。

　　2.5數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)通訊主要包括：(1)中控與子系統(tǒng)之間的通訊。(2)中控與上級部門的通信。(3)將泵、閘的有關(guān)數(shù)據(jù)，信息送往上級部門，接收上級部門下發(fā)的各種命令，計(jì)算機(jī)與設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。(4)計(jì)算機(jī)與各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，其原則是速度快、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、安全可靠性高。使泵站達(dá)到快速敏捷、低耗運(yùn)行。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]. 電氣自動化泵站設(shè)計(jì)淺析[j].

　　[2]. 泵站自動化的發(fā)展趨勢[j].