關(guān)于抽水站自動控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計的分析

勇春明

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，近年來我國各領(lǐng)域紛紛開展了自動化改造，水利領(lǐng)域便屬于其中代表，基于此，本文選擇了白屈港水利樞紐工程夏港抽水站自動化系統(tǒng)改造工程作為研究對象，并就該工程的抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)論述，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：抽水站；計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；模塊化

在白屈港水利樞紐工程夏港抽水站的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)采用了全分布開放式離散控制構(gòu)架，同時采用了結(jié)構(gòu)化與軟件模塊化設(shè)計，這些都使得其能夠更好滿足夏港抽水站遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理的需要，“少人值守”要求也因此得以滿足，由此可見本文研究具備的較高現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

白屈港水利樞紐工程屬于太湖流域綜合治理的十大骨干工程之一，具備水環(huán)境保護(hù)、航運(yùn)、灌溉、排澇、泄洪等綜合效益，工程包含兩個抽水站，本文研究的夏港抽水站便屬于該工程的抽水站之一。夏港抽水站采用肘型進(jìn)水流道，設(shè)計排水流量為45m3/s，安裝有三臺2000ZXB152.8型號的半調(diào)節(jié)30度斜軸泵，配套使用TDXZ8008型號的同步電機(jī)，總裝機(jī)容量為2400kW，并設(shè)有一座主變?nèi)萘繛?150kVA的35kV變電所。夏港抽水站采用閘站結(jié)合布置，自引排流量為45m3/s。

2 抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

（1）設(shè)計原則。為保證計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)較好服務(wù)于夏港抽水站，設(shè)計人員首先確定了安全、可靠、實(shí)用原則用于設(shè)計，而考慮到計算機(jī)軟硬件發(fā)展速度較快，最終采用了全分布開放式離散控制構(gòu)架、結(jié)構(gòu)化與軟件模塊化設(shè)計，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由此可更好服務(wù)于未來的規(guī)模擴(kuò)充和功能增加。系統(tǒng)采用了iFix工控組態(tài)軟件作為開發(fā)軟件，夏港抽水站的自動化需求也在其中得到了重點(diǎn)體現(xiàn)，這些都使得計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可較好滿足夏港抽水站運(yùn)行與發(fā)展需要。[1]

（2）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。整個計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、監(jiān)控工作站、現(xiàn)地PLC測控單元、母管壓力傳感器、激光打印機(jī)等部分組成，并采用了快速以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)由此分為現(xiàn)地級與遠(yuǎn)控級，控制權(quán)順序?yàn)楝F(xiàn)地、遠(yuǎn)方。夏港抽水站勵磁室與管理所中心控制室分別為現(xiàn)地級、遠(yuǎn)控級所設(shè)位置，前者由1套交換機(jī)、現(xiàn)地控制柜等單元組成，其主要負(fù)責(zé)主所變、機(jī)組、閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控，采用以太網(wǎng)進(jìn)行現(xiàn)地級與遠(yuǎn)控級的數(shù)據(jù)通信?？偟膩碚f，夏港抽水站的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計可分為現(xiàn)地控制單元、遠(yuǎn)控級單元、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架三部分，其中現(xiàn)地控制單元屬于整個系統(tǒng)最優(yōu)先、最后一級控制，整個現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邏輯控制均由其負(fù)責(zé)；遠(yuǎn)控級單元通過網(wǎng)絡(luò)與PLC測控柜連接，由此即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、圖形顯示、信息采集、數(shù)據(jù)打印等功能，夏港抽水站的工況、設(shè)備運(yùn)行情況均能夠在遠(yuǎn)控級單元支持下實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架承擔(dān)著夏港抽水站監(jiān)控圖像、控制命令、監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合傳輸，該設(shè)計遵循了“安全有效、切合實(shí)際”原則，并在考慮計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)安全性、可維護(hù)性、可用性、可靠性的同時建立了完善的安全管理體系。

3 抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具體設(shè)計

（1）模塊設(shè)計。在夏港抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中，模塊設(shè)計屬于其中重點(diǎn)，系統(tǒng)登錄模塊、系統(tǒng)越限報警模塊、抽水站監(jiān)測模塊、系統(tǒng)安全維護(hù)模塊、工程報表查詢模塊、打印模塊屬于抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的具體模塊構(gòu)成，其中抽水站監(jiān)測模塊具備主所變溫度監(jiān)測、循環(huán)泵進(jìn)出水溫度監(jiān)測、主機(jī)減速箱溫度監(jiān)測、水位監(jiān)測、閘門監(jiān)測、輔機(jī)啟?？刂票O(jiān)測、輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，而系統(tǒng)越限報警模塊則能夠在1000ms的查詢周期下進(jìn)行測點(diǎn)實(shí)時監(jiān)控，并能夠提供醒目的提示性信息，系統(tǒng)安全維護(hù)模塊則負(fù)責(zé)密碼、操作權(quán)限、登錄名稱的分配和管理，這些均直接影響抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)效用的發(fā)揮。[2]

（2）安全設(shè)計。夏港抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的安全設(shè)計可分為兩部分，即安全認(rèn)證與避雷接地，前者是為了保證計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的信息安全，因此圍繞安全認(rèn)證開展的安全設(shè)計主要從資料、操作的安全角度出發(fā)，設(shè)計人員采用了密碼確認(rèn)、權(quán)限認(rèn)證的安全認(rèn)證設(shè)計，當(dāng)值人員基于計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的任何操作均需要經(jīng)過認(rèn)證，同時設(shè)計還通過權(quán)限分配實(shí)現(xiàn)了不同管理員的功能賦予，如普通用戶擁有1級權(quán)限，僅可應(yīng)用系統(tǒng)瀏覽工程數(shù)據(jù)，操作員具備2級權(quán)限，可在1級權(quán)限的基礎(chǔ)上進(jìn)行輔機(jī)啟停操作，而系統(tǒng)管理員則具備3級權(quán)限，可在2級權(quán)限的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作員賬號管理；圍繞避雷接地開展的安全設(shè)計是為了避免雷電造成計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的破壞，因此設(shè)計人員采用了視頻防雷、DC12V防雷、系統(tǒng)接地的設(shè)計，其中視頻防雷采用了三合一視頻信號防雷器用于室外攝像機(jī)防雷保護(hù)，該防雷器安裝于攝像機(jī)食品輸出端，DC12V防雷則用于現(xiàn)場定焦攝像機(jī)防雷保護(hù)，系統(tǒng)接地則分別圍繞PLC測控柜、屏蔽電纜展開，前者采用柜體接地設(shè)計，后者則通過電纜屏蔽層單點(diǎn)接地。

（3）布局設(shè)計。布局設(shè)計可分為設(shè)備布局與網(wǎng)絡(luò)布局，前者主要圍繞中控室、現(xiàn)地測控柜、傳感器、攝像機(jī)展開，如現(xiàn)地測控柜安裝有1臺套現(xiàn)場測控柜并內(nèi)置1套PLC測控單元、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、AC220V/DC12V電源避雷器、觸摸屏、中間控制繼電器；網(wǎng)絡(luò)布局設(shè)計則包括1臺網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、硬盤錄像機(jī)、監(jiān)控計算機(jī)等。

總之，抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計具備較高現(xiàn)實(shí)意義，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的設(shè)計原則、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、模塊設(shè)計、安全設(shè)計、布局設(shè)計等內(nèi)容，則提供了可行性較高的抽水站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計路徑，而為了更好滿足水利領(lǐng)域自動化改造需要，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、網(wǎng)絡(luò)安全水平也需要得到重點(diǎn)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]王啟才，王文海.水泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].辦公自動化，2018，23（09）：6364+17.

[2]張國騫，何明，張瑋.ModbusRTU在取水泵站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2016，35（18）：7273+84.