大型泵站更新改造工程中对自动化监控系统的实际应用

顾应奎马华明/.宁夏固海扬水管理处大柳木泵站 .宁夏水利电力工程学校

大型泵站更新改造工程中对自动化监控系统的实际应用

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随着信息技术和科技水平的提高，大型泵站自动化监控系统的应用越来越多，各个大型泵站开始自动化监控系统更新改造，在自动化更新改造过程中取得较多经验，但是也有很多不足，需要对大型泵站继续进行自动化改造，，完善其监控体系，提高大型泵站现代化改造，促进泵站工作效率和工作质量的提高。本文主要通过一项工程案例，分析大型泵站自动化监控系统改造。

大型泵站；更新改造工程；自动化监控系统

泵站属于水利工程项目，是水利、环保重要组成部分。我国大型水泵大多建设在上世纪七八十年代，由于当时经济、技术条件比较差，自动化系统的应用比较少。而且经过多年的运用经久失修，出现较多问题，影响水泵站正常运行。必须对现有的大型泵站进行更新改造。提高原有泵站的自动化监控系统的应用效率，保证泵站正常、稳定运行。

一、 改造工程概括

某大型泵站位于河南省郑州市登封境内，泵站由一站、二站组成，总排涝流量：150m3/s,总装机∶13500 kW。此泵站建于上世纪80年代，经过30多年的运行，1994年底进行自动化系统改造，提高系统设备运行效率，保障泵站的安全性和可靠性，该系统在当时比较先进，但是随着科技的进一步发展，原有的监测系统技术已经远远不能满足现代社会需求。泵站电子设备老化，系统出现预警、信号不正常情况，维修困难；系统无通信功能，整个自动化检测系统已经不能保证泵站的安全、稳定运行。必须对系统进行自动化监控系统改造，提高泵站自动化水平，促进泵站安全、稳定运行。

二、泵站自动化监控系统改造方案分析

泵站进行自动化监控系统改造时，首先在一站组设置监控主机、枢纽控制中心，并在控制总线配置视频主机，对泵站一二站的视频画面记性实时控制和监视，网络数据的传输采用光纤方式实施连接。泵站一二站均采用组网的方式实施工作运行，系统共有2台监控主机、16台PLC控制单元（一站10台，二站6台）组成。泵站自动化控制的实施通过设定的程序逻辑控制输出模块的执行命令来完成。

系统在视频监控过程中配置方式采用的是全数字模式，泵站的监视工作由视频采集设备完成，比如彩色一体化设备和彩色固定摄像机等，其中彩色固定摄像机的主要功能是对原有的泵站机房点基层、高压室及水泵层实施实时监控，同时利用16路数字录像机将系统运行情况进行实时录像；利用视频主机将视频 信号转换成数字信号传输到视频图像工作站。另外，可以利用以太网加收远方视频图像站的控制摄像机信号，并将此信号转换成总线规约信号，从而实现对摄像机和其他设备的控制和应用，泵站计算机控制系统的画面由投影仪和监视器实现。

三、自动化监控系统运行控制措施

计算机控制系统的实施一般分为3级：第一集为中心控制级，第二级为站区主控级，第三级为现地控制级，系统通过这3个级别的控制完成整个泵站的监控任务，从而及时发现、完成自动化程序，提高泵站运行效率。

（一）中心控制级

中心控制级主要是对整个机组的运行进而视屏画面进行实时控制和监视，在此过程中操作人员必须对泵站给定的水位和限制条件进行分析，以便能够准确的完成对水泵的开机和停机控制。

（二）站区主控级

泵站运行中监视控制系统的实现是由泵站设备完成的，这个过程主要由两种方式完成，第一种方式是自动控制，首先枢纽主控机计算机依据泵站水位要求，完成对水泵的开机、停机的控制；第二种控制方式是由操作人员控制台实施控制，系统操作台有操作人员专门控制设备，在控制台上操作人员能够通过键盘、鼠标等实施控制操作，实现对整个过程的自动执行和分步执行的方式，每一个步骤完成后均有操作人员实施确认处理后才能进行下一步工作程序的操作。

（三）现地控制级

现地控制级由PLC控制和手动控制完成，首先手动控制是对主厂房内的设备进行的控制，在任何一种工作状态下，完成对人为完成对水泵机组的开停控制；PLC控制是在手动控制的基础上在单元控制器位置实施控制，这时主控制级命令被关闭，，但是并不影响单元控制器上的信号接送。

四、自动化监控系统功能分析

（一）监控层功能

1.监控和事件报警功能。

系统的运行监控范围包含变电所、公用设备。闸门等设备运行状态和运行参数的监视，并完成系统实时数据的更新。系统运行过程中相应ICU确认后上送的开关量、模拟量及监控系统进行自动故障诊断处理，并根据系统预置要去进行事件、语音、及简报登录，自动实时事故画面和处理提示，并打印事故追踪记录，完成事件报警功能的实施，

2.报表统计。

泵站由自动化系统实现对机组的管理，其中需要在系统中设置机组运行记录表，此表格统计内容包含温度量、电动机电量、机组开停机等等内容。系统管理人员只要输入相应的日期就能够准确的查询该阶段机组运行情况。

3.系统的自诊断及冗余管理。

系统运行过程中如果计算机与各个单元发生故障情况，利用自动化系统的自诊断程序能够正确的判断故障位置和故障原因，并发出警示，以便工作人员及时更新。另外，主服务器发生故障时自诊断程序能够将控制权自动切换到备用服务器，以便快速处理故障。

（二）软件系统分析

此大型泵站自动化操作系统软件系统采用MicroSoft中文NT操作系统，此系统功能强大、能够实时完成多项任务。首先系统的监控软件采用Vijeo组态软件进行设计，监控软件通过以太网数据信号完成对设备的监控。系统中包含多种人机界面，能够为运行人员提供方便的接口，简化操作程序，提高操作安全性。利用集成监控图软件实现图像处理和数据采集，同时完成对数据管理库、监控系统、安全管理及系统诊断功能的处理。

（三）现地监控层LCU功能

根据系统的功能和作用将其并入PLC控制单元中，各个主机的开关信号、控制信号等均并接到对应的主机控制单元上。主机的测温系统利用巡查仪和控制单元的连接完成；机组的震动检测系统功能的实现主要是通过机组监测仪上的通讯接口完成。温度信号、供排水开关信号等低压系统功能实现主要是通过PLC控制单元来实现。

五、结语

此泵站经过改造再次投入运行后，发现系统稳定性、安全性、测量精度等完全达到设计技术要求，真正实现泵站无人值班运行模式的发展，充分发挥泵站经济效益和社会效益。总之本泵站自动化监控系统的改造工作通过再次改造，大大提高泵站运行效率，促进泵站管理现代化水平的提高，同时为泵站安全、稳定运行提供了保障。所以，在科技水平高速发展的环境下，必须实现对我国各个泵站的自动化监控系统的改造工作，实现泵站工作效率的提高。

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