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【摘 要】泵站自动化系统控制主要包括现场设备的控制,现场环境的监视,辅助设备的检测和站区范围内的通讯网络几大部分.本文主要讲述泵站自动化控制系统组成、自控控制要求、泵站系统功能相关研究.

【关 键 词】控制；泵站；自动化

1.泵站自动化系统的构成

泵站自动化控制系统由计算机监控系统,微机保护系统,视频图像和网络通讯系统组成,主要实现对水泵机组、水闸、供配电系统、进出水池、直流系统、仪表系统、液压系统和其泵站运行重要部位和关键对象、参数进行有效的监测、监视、监控并做到重要数据、图像、指令的传送和接收.

自动化控制主要包括现场设备的控制,现场环境的监视,辅助设备的检测和站区范围内的通讯网络几大部分.水闸和水泵的启闭,机电保护和各类设备状态检测是现场控制的关键.动作、状态和环境联动是现场监控的最高要求.

2.泵站自动化控制的要求

2.1控制的原则

控制系统中主要设备的控制为三级：就地、自动、遥控.“就地”为最基本的控制级；即手动操作就地控制箱上的启、停按钮,该级为最基本级.“自动级”为设备根据现场控制箱内小PLC进行一定程序的自动操作和设备之间的联锁,该级为半自动；“遥控级”为设备远程控制级,分“远程手动”和“远程自动”两种状态,当开关处于“远程手动”时分控制站PLC和中控室可“点动”下属设备,当开关处于“远程自动”状态时.分控制站PLC根据工艺条件进行一定程序的自动操作和设备间的联锁.

2.2子系统控制内容和要求

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控制系统共设一个控制中心和四个控制子系统,控制中心和子系统之间通过以太网进行通讯,实现对控制对象的监视和控制.

控制室设在管理楼,上位机安装在控制室内,共设两台监控服务器,一台通讯服务器,一台视频服务器.两台控制服务器互为备用,当其中一台服务器发生故障不会造成数据丢失和数据中断.通讯服务器负责数据库的存储和上一级监控系统的通讯,实现远方集中控制.

四个控制子站分别为：泵组子系统LCU1、公用子系统LCU2、节制闸子系统LCU3、闸门液压子系统LCU4

LCU1子系统主要控制多台水泵.平均两台水泵配置一台PLC柜安装在泵房内机旁.当主机泵事故跳闸时,应联动同时关主机泵进水闸门.

LCU2子系统配置一台PLC柜,监控对象包括lOKV高压开关柜、0.4KV低压开关柜、变压器、温控器、直流柜、检修排水泵,渗漏排水泵,清污机、皮带输送机和其他PLC故障信号等.

LCU3子系统配置一台PLC柜,安装在

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LCU4子系统配置一台PLC柜,安装在油泵房内,主要负责多面工作闸门的液压系统的信号采集和故障报警,当主泵事故跳闸或紧急停机时,应联动同时关主泵进水闸门.

3.泵站系统功能

泵站自动化控制系统应具备如下功能：数据采集和处理、运行监视和报警、控制和调节、数据通讯等.

3.1数据采集和处理

将现场四个子系统下属设备的各种运行参数和设备运行状态通过I/O通道或现场采集到LCU,经过必要的数据处理后形成各类实时数据.这里主要强调采集的数据和处理要求包括如下类型：

A.模拟量的采集和处理：

对内外河水位、水泵、闸门开启高度、变配电的高、低压电器系统等参数越限报警进行周期采集,最后经格式化处理后形成实时数据并存入实时数据库.

B.开关的采集和处理

对事故信号,开关量信号等,计算机自动控制系统应能迅速响应这些信号并作出一系列的反应和自动操作.开关量信号输入应无源接点输入.对各类故障信号,辅助设备运行状态信号,手动自动方式选择的信号等非中断开关量的信号,计算机控制系统对这些信号的采集方式定期扫查.对信号的处理包括光电隔离,接点防抖动处理,硬件和软件滤波基准时间补偿,数据有效性和合理性的判断,启动相关量功能（如启动事故顺序记录、或事故报警音响,画面自动推出和自动停机等）,最后经格式化处理后存人实时数据库.

C.脉冲量的累积和处理

脉冲量的采集处理包括接点当抖动处理,数据有效性合理判断、标度变换、检错纠错处理,经格式化处理后存人实时数据库,也能直接通过串行通讯采集.

D.开关量输出

指各种操作指令,计算机在输出这些信息前应进行效验,经判断无误后方可送至执行机构.为保证信号电器独立性和准确性,输出信号应防抖动并光电阻隔.

E信号量值和壮态设定

因为设备原因而造成的信号出错和在必要进行人工设定值分析处理信号量时,计算机自动控制系统应允许运行值班人员和系统操作人员对其进行人工设定,并在处理时把它们和正常采集的信号同等对待,计算机自动控制系统能区分它们并给出相应标志.

3.2运行监视和事故报警

A,运行实时监视

计算机自动控制系统能使运行人员通过屏幕对各主设备的运行状态进行实时监视.所有要进行监视的内容包括当前各设备的运行和停运情况,并对各运行参数进行实时显示.

B.参数越限报警记录

计算机自动控制系统对某些参数和计算数据进行监控,对这些参数量值可预先设定其限制范围,当它们越限和复限时要作相应的处理.这些处理包括越限报警、越复限时的自动显示、记录和打印；对于重要参数和数据还应进行越限后至复限的数据存储和召唤显示；启动相关量分析功能,作故障原因提示,对于一些重要参数要有趋势报警.

C.事故追忆和相关量记录

在发生事故时,由各现场控制单元采集和设备的状态量并送控制室,完成事件顺序排序、排列、显示、打印和存档.每个事件的记录和打印点名称、状态描述和时标、记录的分辨率不大于2ms,应能记录事故发生前10秒和后20秒时间内重要实时参数的变化情况.运行人员能召唤、显示或打印这些数据.3.3控制和调节

3.3.1控制对象：水泵、水闸、格栅、高低压电器设备等.

3.3.2控制方式

当控制方式切换到计算机控制为主的方式时,集控中心值班人员通过主控站工控机人机接口对设备进行监控,主要有：

1）自动完成开、停机和泵闸启闭.

2）电气设备开关合/分操作.

3）各种辅助设备的操作.

4）各种整定值和限值的设定.

5）各种信号处理.

6）其他和管理单位商定的功能.

3.3.3泵组顺序控制

当泵组开、停机指令确认下发后,计算机监控系统能自动推出相应机组的开、停机操作过程监视画面.画面上反映操作全过程中所有重要步骤的实时状态、执行时间和执行情况,当操作受阻时迅速提示受阻部位和受阻原因.机组的开、停机操作允许开环单步运行和闭环自动运行〔计算机监控系统自动识别在不同方式下的开、停机操作要求并作出响应.

3.3.4泵组辅助设备和公用设备手动控制和启、停或开、闭手动操作

3.3.5控制和调节对象和控制和调节方式

控制和调节对象主要为闸门、水泵和其他电器设备.当控制方式切换到计算机控制为主方式时,控制室值班人员通过工控机人机接口对设备进行监控,应能完成下列内容：按给定开度自动完成开闸、关闸操作；闸门运行过程中遇到意外情况时在监控主机和现场进行急停操作；电器设备开关合/分操作；各种辅助设备的操作；各种整定值和限值的设定.

3.4其他必要功能

3.4.1.统计和制表.对采集的数据和检测事件进行在线计算,打印输出各种运行日志和报表.

3.4.2人机接口.在线显示实时图形,使值班人员对运行过程进行安全监视并通过控制室计算机键盘在线调整画面、显示数据和状态、修改参数、控制操作等.

3.4.3语音提示功能.当各画面进行操作时应能语音提示,和发生事故和故障时,应能用准确、清晰的语言向有关人员发出报警.

3.4.4系统自检和自动重启动.包括主机自检和过程故障检测,通过检测包括对I/O过程通道在线白动检测.检测内容有通道数据有效性、合理性判断,故障点自动查找和故障自动报警.

3.5数据通讯

数据通讯主要包括：

（1）中控和子系统之间的通讯.

（2）中控和上级部门的通信.

（3）将泵、闸的有关数据,信息送往上级部门,接收上级部门下发的各种命令,计算机和设备的数据通信.

（4）计算机和各设备之间的数据通信,其原则是速度快、数据处理能力强、安全可靠性高.使泵站达到快速敏捷、高效低耗运行.

参考文献

[1]《水利水电工程金属结构和机电设备安装技术规程》（SL400-2007）

[2]《水利水电工程钢闸门安装和验收规范》（DL/T5018-2004）

[3]《泵闸施工规范》（SL27-91）

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