微機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)在溫石湯泵站的應(yīng)用

【摘要】泵站是水利工程重要主要設(shè)施，隨著科技水平和綜合國(guó)力的提升，水利工程現(xiàn)代化管理成為必然趨勢(shì)，本文以溫石湯泵站微機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)為例，系統(tǒng)介紹微機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成、應(yīng)用以及效果。

【關(guān)鍵詞】溫石湯泵站；自動(dòng)化；微機(jī)監(jiān)控

一、溫石湯泵站簡(jiǎn)介

溫石湯泵站為山東省膠東調(diào)水工程新建泵站的第五級(jí)泵站，為管道輸水段的第二級(jí)泵站，泵站位于山東省蓬萊市境內(nèi)，溫石湯泵站有10臺(tái)機(jī)組，8用2備，總裝機(jī)容量7100kW。泵站主要設(shè)備情況：電機(jī)采用湘潭電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的Y560-8型臥式高壓電機(jī)8臺(tái)，沈陽(yáng)電機(jī)廠生產(chǎn)的YROT560-8調(diào)速高壓電機(jī)2臺(tái)，水泵采用山東雙輪集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的S800-29型臥式雙吸離心泵，主變采用山東省金曼克公司生產(chǎn)的SC9系列干式變壓器。

二、微機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、監(jiān)控對(duì)象

主設(shè)備：電動(dòng)機(jī)。輔助設(shè)備：進(jìn)、出口電動(dòng)蝶閥，液控蝶閥，高壓斷路器，配電設(shè)備等。

2、監(jiān)控功能

實(shí)時(shí)監(jiān)控和運(yùn)行記錄：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備控制、各種數(shù)據(jù)記錄和報(bào)表查詢。

3、基本結(jié)構(gòu)

泵站微機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層式分布控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分為三層：（1）監(jiān)控層：監(jiān)控計(jì)算機(jī)；（2）控制層：公用PLC與機(jī)組PLC；（3）設(shè)備層：電機(jī)、閥門、流量計(jì)、水位計(jì)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

監(jiān)控層位于中控室，可對(duì)全泵站生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集以及集中控制，設(shè)有上位機(jī)2臺(tái)（工程師站、操作員站各一臺(tái)）、服務(wù)器1臺(tái)以及相關(guān)打印機(jī)與不間斷電源UPS?？刂茖迂?fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)的采集及監(jiān)控，泵站PLC分布放置，其中公用PLC放置在保護(hù)室、機(jī)組PLC放置在每臺(tái)機(jī)組旁的LCU柜中。公用PLC負(fù)責(zé)水位測(cè)量、流量測(cè)量、過(guò)水量統(tǒng)計(jì)、電力監(jiān)控、閘閥室閥門開關(guān)等工作，機(jī)組PLC負(fù)責(zé)控制機(jī)組開停機(jī)操作、高壓斷路器的分合閘、進(jìn)出口電動(dòng)蝶閥開關(guān)、液控蝶閥開關(guān)以及采集出口壓力、電機(jī)、水泵振動(dòng)等模擬量。設(shè)備層由現(xiàn)場(chǎng)儀表、電機(jī)、閥門及其他執(zhí)行設(shè)備等組成。這些儀表設(shè)備通過(guò)24VDC開關(guān)量信號(hào)及4～20mA模擬信號(hào)與PLC連接，把運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)送到PLC，而PLC則實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成全站的自動(dòng)化運(yùn)行及其管理，下位機(jī)PLC采用GE公司的90-30系列PLC，下位機(jī)PLC通過(guò)以太網(wǎng)模塊與上位機(jī)進(jìn)行通訊。

三、環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)

監(jiān)控層和控制層采用100Mbps快速以太網(wǎng)聯(lián)接，傳輸介質(zhì)采用多模光纖，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。系統(tǒng)選用卓越信通TSC? Carat5008EFC2工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，2個(gè)百兆光纖端口用于構(gòu)成光纖冗余環(huán)網(wǎng)，為控制設(shè)備提供冗余的鏈路連接，任何一段主干通訊通道故障都將在20ms內(nèi)被察覺并啟動(dòng)冗余鏈路傳送數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

四、PLC系統(tǒng)

PLC具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、簡(jiǎn)單易學(xué)、便于維修的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域，溫石湯泵站選用GE9030PLC，按功能分為公用PLC和機(jī)組PLC，每臺(tái)機(jī)組對(duì)應(yīng)一臺(tái)機(jī)組PLC。

（一）公用PLC主要控制對(duì)象為泵站的供配電系統(tǒng)和閘閥室四個(gè)電動(dòng)蝶閥開關(guān)控制。硬件上，公用PLC采用了1個(gè)電源模塊、1個(gè)CUP模塊、2個(gè)通訊模塊、3個(gè)開關(guān)量輸入模塊、3個(gè)模擬量輸入模塊、1個(gè)開關(guān)量輸出模塊。具體功能：

1、接收開關(guān)量信號(hào)：供電系統(tǒng)高壓斷路器狀態(tài)、閘閥室電動(dòng)蝶閥狀態(tài)。

2、接收模擬量信號(hào)：供電系統(tǒng)電壓、電流值、泵站前池水位、供水管流量。

3、輸出開關(guān)量信號(hào)：供電系統(tǒng)高壓斷路器分合閘、閘閥室電動(dòng)蝶閥開關(guān)。

4、與上位機(jī)通訊、與供配電微機(jī)保護(hù)模塊通訊。

（二）機(jī)組PLC主要控制對(duì)象為管道進(jìn)出口電動(dòng)蝶閥、液控蝶閥、高壓開關(guān)柜的狀態(tài)。硬件上，機(jī)組PLC采用了1個(gè)電源模塊、1個(gè)CUP模塊、2個(gè)通訊模塊、2個(gè)開關(guān)量輸入模塊、1個(gè)模擬量輸入模塊、1個(gè)開關(guān)量輸出模塊。具體功能：

1、接收開關(guān)量信號(hào)：高壓斷路器狀態(tài)、進(jìn)出口蝶閥狀態(tài)、液控蝶閥狀態(tài)、機(jī)組溫度報(bào)警狀態(tài)。

2、接收模擬量信號(hào)：出口壓力、轉(zhuǎn)速、電機(jī)和水泵的震動(dòng)擺度。

3、輸出開關(guān)量信號(hào)：高壓斷路器分合閘、進(jìn)出口蝶閥開關(guān)、液控蝶閥開關(guān)。

4、機(jī)組開關(guān)機(jī)流程控制。

5、與上位機(jī)通訊功能、與溫度巡檢儀設(shè)備通訊。

（三）泵站機(jī)組開機(jī)流程：

開機(jī)前需具備9個(gè)條件：電動(dòng)機(jī)斷路器分位、10kV母線有電壓、手車實(shí)驗(yàn)＼工作位置、彈簧儲(chǔ)能、保護(hù)未動(dòng)作、電機(jī)出口地刀分、電動(dòng)機(jī)開關(guān)柜遠(yuǎn)方位置、LCU柜處于遠(yuǎn)方位置、出口液控閥遠(yuǎn)方位置。

滿足開機(jī)條件后可執(zhí)行開機(jī)操作，開機(jī)流程為：開機(jī)組進(jìn)口電動(dòng)蝶閥、開機(jī)組出口電動(dòng)蝶閥、合機(jī)組斷路器命令、開機(jī)組出口液控蝶閥、開機(jī)完成。

（四）泵站機(jī)組停機(jī)流程：

停機(jī)前需具備3個(gè)條件：電動(dòng)機(jī)斷路器合位、電動(dòng)機(jī)開關(guān)柜遠(yuǎn)方位置、LCU柜處于遠(yuǎn)方位置。滿足停機(jī)條件后可執(zhí)行停機(jī)操作，停機(jī)流程為：關(guān)機(jī)組出口液控蝶閥、分機(jī)組斷路器、關(guān)機(jī)組出口電動(dòng)蝶閥、關(guān)機(jī)組進(jìn)口電動(dòng)蝶閥、停機(jī)完成。

五、人機(jī)界面

本站人機(jī)界面采用GE Fanuc自動(dòng)化公司開發(fā)的Cimplicity組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際需要，共有12個(gè)主要界面，包括電氣畫面、機(jī)組畫面、開機(jī)流程、停機(jī)流程、輔機(jī)畫面、電氣參數(shù)、機(jī)組參數(shù)、趨勢(shì)畫面、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、報(bào)警畫面、報(bào)表查詢、設(shè)置畫面等。人機(jī)界面主要功能：

1、電氣畫面：監(jiān)控35kV及10kV配電設(shè)備的分合閘情況。

2、機(jī)組畫面：分別顯示10臺(tái)水泵電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，包括電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、頻率、出口壓力、定子溫度、轉(zhuǎn)速、震動(dòng)、各閥門開關(guān)狀態(tài)、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)等。

六、應(yīng)用效果

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了少人值守、經(jīng)濟(jì)高效的總體設(shè)計(jì)，機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)采集與處理，機(jī)組啟停自動(dòng)化控制，電氣監(jiān)測(cè)與控制。2015～2016年向威海應(yīng)急調(diào)水2000萬(wàn)m3，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行良好、可靠，滿足設(shè)計(jì)要求，減少了運(yùn)行人員數(shù)量，降低了運(yùn)行成本，提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，在提高安全輸水、工程效益等方面發(fā)揮了顯著效益。1

參考文獻(xiàn)：

1、劉麗靜 史學(xué)軍，《微機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)在泵站的應(yīng)用》。