太浦河泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

運(yùn)行管理：積累泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)，為提高泵站運(yùn)行維護(hù)水平提供依據(jù)。包括：根據(jù)運(yùn)行工況計(jì)算全站消耗總功率、用電量總和、抽水量、每臺(tái)泵抽水效率；累計(jì)泵組開(kāi)、停次數(shù)、累計(jì)開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)、停機(jī)時(shí)數(shù)、檢修退出時(shí)數(shù)；累計(jì)變壓器、斷路器等主設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、動(dòng)作次數(shù)，檢修次數(shù)和時(shí)間；累計(jì)油泵、供排水泵等間歇運(yùn)行的輔助設(shè)備動(dòng)作次數(shù)，檢修次數(shù)和檢修時(shí)間；統(tǒng)計(jì)各類主設(shè)備和輔助設(shè)備所發(fā)生的事故和故障次數(shù)及正常切除次數(shù)；運(yùn)行操作指導(dǎo)和事故處理指導(dǎo), 根據(jù)主設(shè)備狀態(tài)和控制要求, 顯示運(yùn)行操作和調(diào)整的指導(dǎo)性畫(huà)面, 供運(yùn)行人員確認(rèn)執(zhí)行; 在泵站主設(shè)備出現(xiàn)異常和事故時(shí), 提出對(duì)策和事故處理的指導(dǎo)性意見(jiàn)供運(yùn)行人員確認(rèn)執(zhí)行或僅供 參考 等等。

系統(tǒng)診斷：可對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)備進(jìn)行在線和離線診斷，故障點(diǎn)的診斷到模板級(jí)?？蓪?duì)軟件進(jìn)行在線診斷，診斷出故障軟件功能塊并發(fā)報(bào)警信號(hào)。

軟件開(kāi)發(fā)：泵站軟件編輯人員可以在線或離線地進(jìn)行應(yīng)用軟件，顯示畫(huà)面，報(bào)表庫(kù)等的編輯，調(diào)試，裝入、卸除和修改。在線進(jìn)行上述工作的同時(shí)能保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能的正常實(shí)施。

5.2現(xiàn)地控制單元功能

各現(xiàn)地控制單元lcu不因主控級(jí)發(fā)生故障而 影響 lcu各自的監(jiān)控功能，即可接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)指定的功能。當(dāng)與系統(tǒng)脫離時(shí)又可獨(dú)立工作，實(shí)現(xiàn)lcu的現(xiàn)地監(jiān)控功能。主要功能如下：

數(shù)據(jù)采集與處理：完成對(duì)監(jiān)控對(duì)象各種模擬量、開(kāi)關(guān)量和脈沖量的采集；將采集的電氣量進(jìn)行工程值變換和預(yù)處理，上送主控級(jí)并在現(xiàn)地上顯示；將采集的電氣量、溫度量、泵組振動(dòng)及擺度等非電量進(jìn)行越限比較，及時(shí)將越限情況及數(shù)據(jù)送往主控級(jí)，并在現(xiàn)地顯示和報(bào)警；將采集的過(guò)程控制狀態(tài)量，電氣保護(hù)報(bào)警量、機(jī)械保護(hù)報(bào)警量隨時(shí)上送主控級(jí)，并在現(xiàn)地上顯示和報(bào)警；事故和故障情況下能自動(dòng)采集事故或故障發(fā)生時(shí)刻的有關(guān)數(shù)據(jù)，并按其發(fā)生的順序記錄事故或故障的性質(zhì)，發(fā)生的時(shí)間等等。

顯示監(jiān)視：可顯示泵站電氣量、非電量及被控設(shè)備的狀態(tài)，能對(duì)泵組起動(dòng)前條件以及各種運(yùn)行的情況進(jìn)行顯示監(jiān)視?，F(xiàn)地控制單元還留有與便攜式計(jì)算機(jī)相連的插接口，通過(guò)連接，可在便攜式計(jì)算機(jī)上顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，單元控制器狀態(tài)等。

控制調(diào)節(jié)：既可接受主控級(jí)指令，又可在現(xiàn)地進(jìn)行操作，當(dāng)現(xiàn)地控制單元上的遠(yuǎn)方/現(xiàn)地軟開(kāi)關(guān)處于“遠(yuǎn)方”位置時(shí)只接受主控級(jí)指令；當(dāng)開(kāi)關(guān)處于“現(xiàn)地”位置時(shí)，只可在現(xiàn)地操作，閉鎖主控級(jí)控制指令，但不影響上送信息。

通訊控制：能完成與主控級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通訊。

自診斷功能：可對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)備和軟件進(jìn)行自診斷，故障點(diǎn)的診斷到模板級(jí)。當(dāng)診斷出模塊的故障時(shí)，自動(dòng)閉鎖控制出口，并將故障信息上送到主控級(jí)，同時(shí)在現(xiàn)地控制單元上有顯示、報(bào)警。

6　系統(tǒng)性能指標(biāo)

6.1主控級(jí)的響應(yīng)能力

1) 數(shù)據(jù)采集響應(yīng)時(shí)間

非電量、電量等模擬量和全部數(shù)字量每1秒鐘一次采集存儲(chǔ)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)或等效實(shí)時(shí)存儲(chǔ)區(qū)中。

2) 人機(jī)通信響應(yīng)時(shí)間

在正常的cpu負(fù)載率和通信負(fù)荷率情況下，從開(kāi)始調(diào)用畫(huà)面到完整畫(huà)面出現(xiàn)的時(shí)間小于1s。

在已顯示畫(huà)面上動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間為2-5s可調(diào)。

操作命令發(fā)出到單元控制器接收命令并回答響應(yīng)的時(shí)間小于2s。

報(bào)警或事故發(fā)生到lcd屏幕顯示的時(shí)間小于2s。

3) 主控制級(jí)控制響應(yīng)時(shí)間時(shí)間不超過(guò)2s。。

4) 主控級(jí)對(duì)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制的響應(yīng)時(shí)間，能滿足調(diào)度系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的要求。

6.2 單元控制級(jí)的響應(yīng)能力

1) 數(shù)據(jù)采集時(shí)間

數(shù)字量輸入點(diǎn)(di、bcdi)采樣周期小于0.5s。

電量，采樣周期小于0.5s。

非電量，采樣周期小于1s。

事件順序點(diǎn)(soe)分辨率小于5ms。

3)控制響應(yīng)時(shí)間

控制命令回答響應(yīng)時(shí)間小于1s。

接受控制命令到執(zhí)行控制的響應(yīng)時(shí)間小于1s。

6.3 系統(tǒng)的可靠性:系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間mtbf大于10000h，現(xiàn)地控制單元mtbf大于16000h。

6.4系統(tǒng)的可利用率:整個(gè)系統(tǒng)的年可利用率不低于99.95％。

7　系統(tǒng)特點(diǎn)

采用以工業(yè)交換機(jī)為基礎(chǔ)的光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和實(shí)時(shí)性。

主控級(jí)采用100mbps快速以太網(wǎng)構(gòu)成系統(tǒng)的主通道，plc具有雙電源冗余，可直接連接100mbps以太網(wǎng)，這是 目前 國(guó)際上先進(jìn)的技術(shù)方案，比以前流行的plc通過(guò)工控機(jī)連接以太網(wǎng)的方式，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，還使系統(tǒng)能更快速地進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的處理，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

大量采用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。盡量采用同一廠家、同一系列的數(shù)字化的主、輔機(jī)控制和保護(hù)裝置，例如：全站主、輔機(jī)plc統(tǒng)一采用modicon-quantum或momentum系列，保護(hù)選用merlin gerin-sepam系列，測(cè)量單元選用merlin gerin-pm500和micrologic5.0p，這樣避免了各種不同型號(hào)、不同系列的plc和測(cè)保單元使用各種不同的規(guī)約，不需增加規(guī)約轉(zhuǎn)換的硬件和軟件接口，從而提高了通訊的可靠性和實(shí)時(shí)性，為網(wǎng)絡(luò)通訊的順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

由于泵站地處多雷地區(qū)，系統(tǒng)采取多項(xiàng)措施以提高監(jiān)控系統(tǒng)防雷擊、抗干擾的能力，例如：電源防雷，ups的ac380v電源進(jìn)線、室外清污機(jī)plc的ac220v電源兩側(cè)均設(shè)置電源防雷器；網(wǎng)絡(luò)防雷，1~7lcu與下層設(shè)備之間的modbus plus通訊網(wǎng)絡(luò)配置網(wǎng)絡(luò)信號(hào)防雷器；光電隔離和電氣隔離，plc的輸入模塊采用光電隔離技術(shù)，輸出信號(hào)通過(guò)光電隔離輸出模塊經(jīng)中間繼電器電氣隔離后再到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立接地網(wǎng)并與站內(nèi)接地網(wǎng)一點(diǎn)可靠連接；現(xiàn)場(chǎng)裸露設(shè)備外殼加屏蔽罩并可靠接地；信號(hào)、通訊、控制電纜屏蔽層和設(shè)備、機(jī)柜外殼均可靠接地。

自動(dòng)化執(zhí)行元件是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，正確選用和合理配置十分重要。泵站采用高精度、高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)量少、性能優(yōu)異的自動(dòng)化元件，例如采用倍加福nj2-12gm-n、wem-fsu轉(zhuǎn)速傳感器和變送器；采用妙聲力的超聲波液位計(jì)；采用德國(guó)e+h的壓力變送器和壓力開(kāi)關(guān)；選用倍加福的高精度、大量程絕對(duì)型多圈旋轉(zhuǎn)編碼器等等；這樣使監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能的正確實(shí)施有了強(qiáng)有力的保證。

8　結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控是一個(gè)系統(tǒng)工程，它需要系統(tǒng)中各個(gè)部分如硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自動(dòng)化執(zhí)行元件等有機(jī)組合，綜合考慮，它要充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、冗余技術(shù)、抗干擾技術(shù)等等。太浦河泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運(yùn)行，運(yùn)行情況良好，性能穩(wěn)定，很好地滿足泵站的運(yùn)行要求，為今后類似泵站的設(shè)計(jì)提供很好借鑒。