自動化系統(tǒng)在鳳城排灌站中的應用

劉心峰

(遼寧省水資源管理集團有限責任公司，沈陽 110003)

1 工程概況

鳳城排灌站位于丹東市鳳城縣內，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建筑物組成。泵站建立時間較造，自動化水平低。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。基于此，以泵房維修改造為契機，對排灌站的綜合自動化系統(tǒng)進行了整體設計，實現(xiàn)了泵站自動化控制，有效保障泵站設備的安全，同時還可以對泵站實現(xiàn)智能自動化控制以及水文的數(shù)據(jù)采集，為水利相關部門提供決策的相關依據(jù)和信息。

2 自動化控制系統(tǒng)特點

系統(tǒng)控制可采用多種方式，保證系統(tǒng)方便快捷的運行，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。

2.1 就地手動模式

設備的現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“就地”方式時，通過現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的按鈕實現(xiàn)對設備的啟/停、開/關操作。設備的急停按鈕或其他保護和安全連鎖裝置(如:過載保護及液位保護等)必須是硬線連接至電氣控制回路，不受方式選擇開關的限制?，F(xiàn)場控制箱(柜)在開關在“手動”位置時，設備為離線方式，PLC不能對設備進行任何控制。

2.2 遠程手動模式

即遠程手動控制方式。現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程” 開關選擇“遠程”方式時，操作人員通過操作終端(HMI)或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標器或鍵盤選擇“手動”方式并對設備進行啟/停、開/關操作。

2.3 遠程自動模式

現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式，且現(xiàn)場控制站的“自動/手動”設定為“自動”方式時，設備的運行完全由各PLC根據(jù)對渠道水位高度要求來完成對設備的運行或開/關控制，而不需要人工干預[1]。

3 系統(tǒng)組成

自動化控制系統(tǒng)分為三級管理，包括管理級(管理處)、現(xiàn)場控制級(PLC控制站)及就地控制級?，F(xiàn)場各種數(shù)據(jù)通過主PLC系統(tǒng)進行采集，并通過主干通訊網(wǎng)絡——工業(yè)以太網(wǎng)傳送到中央控制室監(jiān)控計算機集中監(jiān)控和管理。同樣，中央控制室監(jiān)控計算機的控制命令也通過上述通道傳送到PLC的測控終端，實施各單元的分散控制。現(xiàn)場與中央控制室之間通過高速工業(yè)以太網(wǎng)連接，高速工業(yè)以太網(wǎng)采用開放式的總線結構，以便于實現(xiàn)近遠期系統(tǒng)的無縫對接。

1)管理級(管理處)

主要完成對泵站設備的管理、調度、集中操作、監(jiān)視、系統(tǒng)功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設置、記錄、報表生成及打印、故障報警及打印，對實時采集的數(shù)據(jù)進行處理，控制操作以及分析統(tǒng)計等功能。

2)通信主站(LKPLC)

LKPLC作為通信主站，把現(xiàn)場控制站信號通過RS 485總線傳上來，通信主站通過以太網(wǎng)把信號上傳到監(jiān)控中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

3)現(xiàn)場控制級(LMPLC控制站)

水文數(shù)據(jù)采集、閘門的控制以及水泵機組控制由LMPLC完成。主要有邏輯控制和通信兩部分。數(shù)據(jù)最終通過RS 485總線進入LK系統(tǒng)，LK把大量的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳調度中心。

每個站點都分別采集閘門上下游水位，并傳輸?shù)街锌仉娔X上，讓用戶可以第一時間看到閘門兩邊的水位數(shù)據(jù)，讓用戶選擇合適的通道進行排水。當閘門兩端水位狀況異常時，還可以進行報警，第一時間通知用戶進行設備控制，也可以使用自動控制模式，讓設備狀態(tài)自動進行轉換，保證泵站排水的順暢。

根據(jù)監(jiān)控設備及對數(shù)據(jù)的要求，自動控制系統(tǒng)整體分為三大部分：分別是閘門控制部分、泵房控制部分、智能水、電參數(shù)采集部分[2]。

3.1 閘門控制部分

水文測量及閘門控制系專門用于泵站閘門以及附近水文數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)，主要包含以下幾個測量方面：閘門狀態(tài)監(jiān)控，使閘門可以按照需要的高度進行開關操作，并對閘門開關動作進行記錄，有效記錄閘門使用情況，減少各類誤操作的發(fā)生；閘門上游的水位數(shù)據(jù)采集、閘門下游水位數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后可及時傳送到控制電腦上，對數(shù)據(jù)進行儲存，當數(shù)據(jù)超出設定范圍時，系統(tǒng)可進行語音報警。上下游水位數(shù)據(jù)的采集使用兩臺超聲波水位計，閘門控制使用中控電腦以及的專用的開度儀，這樣有利于得出真實有效的數(shù)據(jù)，為泵房以及上下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供保障。

3.2 泵房控制部分

泵房控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)對泵房水泵、電動閥門等設備進行監(jiān)控，并檢測設備運行時電壓、電流等情況，有效避免電路故障對系統(tǒng)設備產(chǎn)生的損壞。泵房控制系統(tǒng)主要又以下部件構成：可編程控制器(PLC)、變頻器、軟啟動器、壓力變送器、EDA模塊等。系統(tǒng)圖如下：

3.3 狀態(tài)監(jiān)測部分

水位、電參數(shù)綜合測量儀主要是用來測定相關儀器儀表的智能參數(shù)，如電壓、電流、電功率等，是一種綜合性的測量儀器，具有報警檢測功能。電參數(shù)綜合測量儀可包括數(shù)字式電參數(shù)綜合測量儀、單相電參數(shù)綜合測量儀、三相電參數(shù)綜合測量儀、多功能電力參數(shù)測量儀等[3]。

水位測量基于超聲波水位計，便于安裝調試及維護。

本系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求，測量各水泵電機、閘門電機、配電室低壓端各相電壓，當出現(xiàn)電壓過高，單相負載過大，缺相等情況時，系統(tǒng)還可以通過中控系統(tǒng)進行自動報警，最大保護用戶用電的安全。

4 結 語

鳳城排灌站改建工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)的完成，實現(xiàn)了“無人值班、少人值守”的目的，從很大程度上減輕了運行維護人員的勞動強度。自動化監(jiān)控系統(tǒng)操作簡便、可靠性強,通過網(wǎng)絡和機組自身的優(yōu)化和調度,實現(xiàn)泵站的經(jīng)濟運行，有效提高了管理水平和排漬效果。