“引大入港”輸水工程供水泵站實時監(jiān)測控制系統(tǒng)的建立

劉長征，趙衛(wèi)國

(河北省滄州市水利科學研究所，河北滄州061000)

“引大入港”輸水工程供水泵站實時監(jiān)測控制系統(tǒng)的建立

劉長征，趙衛(wèi)國

(河北省滄州市水利科學研究所，河北滄州061000)

河北省滄州市是嚴重缺水地區(qū)之一，“引大入港”輸水工程的建設(shè)有效緩解了滄州東部地區(qū)的資源嚴重短缺問題。針對“引大入港“輸水工程供水泵站實時監(jiān)測控制系統(tǒng)的建立，分析監(jiān)測控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，闡述了系統(tǒng)通信的配置原理。并結(jié)合軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作界面，對軟件功能進行了詳細的說明。

泵站;監(jiān)測;控制;自動化;組態(tài)軟件

1 概述

“引大入港”工程是從滄州市大浪淀水庫至黃驊港的輸水工程，線路全長105 km，工程總投資16 258萬元。工程從大浪淀水庫為起點，途經(jīng)孟村縣、滄縣、黃驊市、中捷農(nóng)場、臨港化工園區(qū)、黃驊港開發(fā)區(qū)，穿越12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、58個自然村，向大港油田采油三廠的南北兩個水廠、黃驊市水廠、中捷水廠、滄化集團水廠、港城水廠和神華水廠輸水。工程包括供水泵站1座、加壓泵站3座、輸水管道1條、倒虹吸33座、管橋6處、鐵路頂管10處等。

“引大入港”輸水工程供水泵站監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)計算機、音響報警設(shè)備、采樣模塊、通訊模塊、打印機和UPS電源等幾部分組成。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 組成結(jié)構(gòu)圖

計算機通過RS－232轉(zhuǎn)RS－485通訊模塊連接6個采集電機溫度的AI08U采集模塊和一個I－7017電量采集模塊，同時通過PC/PPI電纜連接控制機組運行的S7－226西門子PLC，獲取機組運行信息。在屏幕上集中監(jiān)測各機組的運行狀況，也可在PLC處于手動工作模式時，遠程操作機組運行。各機組的主要數(shù)據(jù)如電機定子溫度和軸溫、工作電壓、頻率和電流，集水池水位、出水壓力以及機組運行和故障狀態(tài)都被實時記錄，并可以用曲線或數(shù)據(jù)表形式調(diào)閱歷史數(shù)據(jù)。當發(fā)生報警時，系統(tǒng)能自動播放報警聲音。

2 監(jiān)控系統(tǒng)通訊配置

監(jiān)控計算機安放在供水泵站的電控室內(nèi)，1#串口通過三芯通訊電纜到達監(jiān)控機柜，接入一個RS－232轉(zhuǎn)換成RS－485的通訊模塊，RS－485總線再連接共7個遠程采樣模塊。2#串口通過三芯通訊電纜到達PLC控制柜，經(jīng)過PC/PPI電纜與S7－226 PLC連接，獲取機組運行信息。通訊協(xié)議均為:9 600 bps，8 bit，1 stop，無校驗。

采樣設(shè)備地址分配如下:

1 AI08U 01H Pt100 1#機組溫度2 AI08U 02H Pt100 2#機組溫度3 AI08U 03H Pt100 3#機組溫度4 AI08U 04H Pt100 4#機組溫度5 AI08U 05H Pt100 5#機組溫度6 AI08U 06H Pt100 6#機組溫度7 I－7017 07H 4－20mA 電流、電壓、液位8 S7－226 01H 數(shù)據(jù) 頻率、管壓、狀態(tài)

3 軟件系統(tǒng)

3.1 軟件介紹

軟件系統(tǒng)主界面圖如圖2所示

圖2 軟件系統(tǒng)主界面圖

上圖是根據(jù)實際的機組分布繪制的，顯示了每個機組的運行狀態(tài)和一些公共的數(shù)據(jù)信息，具體的畫面顯示含義如下:

3.1.1 機組狀態(tài)

工作電流正常時為深藍色，超限時紅色閃爍。機組運行時，電機上的方快為綠色，停止為紅色，故障為紅色閃爍。機組左邊的文字表示電機處于工頻還是變頻運行，或停止(無文字)。

3.1.2 管閥狀態(tài)

泵房進口閥與機泵出口閥之間的管閥顏色與機組運行/停止同步(綠或灰);集水池與泵房進口閥之間的管道在機組運行且泵房進口閥打開時變綠色;機泵出口閥與分水器之間的管道在機組運行且機泵出口閥打開時變綠色;泵房進口閥和機泵出口閥可用鼠標點擊切換其開或閉。

3.1.3 公共數(shù)據(jù)

前池液位數(shù)值隨集水池水位動態(tài)升降，當PLC傳遞缺水信號時，集水池中的水連續(xù)閃爍;電壓、頻率和管壓數(shù)據(jù)實時刷新，超限報警時紅色閃爍;軟啟動器或變頻器故障時，圖符上的文字紅色閃爍。左下角的運行狀態(tài)由PLC提供，自動或手動，手動時允許監(jiān)控系統(tǒng)控制機組啟停。

3.1.4 報警提示

畫面中右部為報警提示窗口，當有新報警發(fā)生時，窗口滾動顯示報警信息(紅色)，報警恢復時再顯示一次(綠色)。報警時，由音響播放報警信息，用Esc鍵可以消音。箭頭符號可用來前后翻閱報警記錄。

3.1.5 功能操作

主畫面右下部為功能操作區(qū)，通過點擊上圖中的功能按鈕，進入二級畫面后在進一步操作具體的監(jiān)控功能和數(shù)據(jù)查詢等。

3.2 實現(xiàn)功能

3.2.1 實時數(shù)據(jù)

軟件系統(tǒng)設(shè)計一個數(shù)據(jù)表(如圖3所示)，實時顯示所有六臺機組的當前數(shù)據(jù)和狀態(tài)。羅列了六臺機組的主要運行參數(shù)，以及電壓、頻率、液位和管壓等公共參數(shù)。所有參數(shù)在超限時紅色閃爍。

圖3 實時監(jiān)控數(shù)據(jù)狀態(tài)表

3.2.2 歷史曲線

用曲線方式顯示各機組電流、定子溫度和軸承溫度的歷史變化過程，同時顯示公共參數(shù)的歷史變化過程。歷史數(shù)據(jù)曲線圖如圖4所示。

畫面中右側(cè)的單選框用來選擇顯示分類歷史曲線，點擊白圓點即能切換顯示。曲線顏色所代表的含義參見右下方的標注。顯示的曲線缺省時間段為當前時間的前24 h，左邊的缺省量程標尺為－20～400，前翻和后翻是將時間段前移或后移50%的時間區(qū)域，放大和壓縮是將時間區(qū)域以結(jié)束時間擴大或收縮一倍。曲線右邊的滑桿條可在－20～400范圍內(nèi)調(diào)節(jié)參數(shù)顯示區(qū)間，提高參數(shù)值的辨別能力。

圖4 歷史數(shù)據(jù)曲線圖

3.2.3 數(shù)據(jù)查詢

專門用于查詢監(jiān)控系統(tǒng)記錄的歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)查詢圖如圖5所示。

圖5 歷史數(shù)據(jù)查詢圖

圖6 報警查詢圖

上圖的下拉列表中為事先設(shè)計的查詢變量組，操作員必須先選擇查詢變量組，再輸入數(shù)據(jù)顯示的時間段和數(shù)據(jù)顯示的時間間隔，最小間隔為一秒。缺省時間段為當前時間前24 h，間隔為60 s。點擊手電筒狀圖符就能顯示出您所想要查詢的歷史數(shù)據(jù)，可滾動顯示。符號(表示前移一個時間段，(表示后移一個時間段。

圖7 參數(shù)設(shè)置界面圖

3.2.4 報警記錄

專門用于查詢監(jiān)控系統(tǒng)記錄的故障報警信息。左側(cè)的紅綠點分別表示報警發(fā)生和恢復時刻，報警的查詢條件有時間段、優(yōu)先級、變量名、報警組和操作員等，可以多條件組合查詢并排序，可分頁打印類似顯示格式的報表。報警查詢圖如圖6所示。

3.2.5 參數(shù)設(shè)置

用于采樣信息的標定和報警值設(shè)置，缺省量程范圍取決于信號傳感器和采樣模塊的設(shè)定，報警上限或下限根據(jù)工藝要求設(shè)定。參數(shù)設(shè)置界面圖如圖7所示。

3.2.6 機組啟停控制

在機組控制系統(tǒng)處于手動工作模式時，在屏幕上控制機組的啟停。當屏幕主畫面左下角的運行狀態(tài)顯示為“手動”時，將鼠標移到機泵的圖符位置，會出現(xiàn)一個操作框(鼠標變?yōu)槭中?)，點擊機泵圖符，屏幕提示啟動(機組處于停止且無故障時)或停止(機組處于正常運行時)機組運行，確認就能通過向S7－226 PLC發(fā)送控制信息完成啟停機組。

［1］徐世昌.可編程控制器原理、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò).中國科續(xù)技術(shù)大學出版社.

［2］楊振江.智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應(yīng)用.西安電子科技大學出版社.

TU991.62

B

1004－1184(2012)04－0100－03

2012－01－11

劉長征(1978－)，男，河北海興人，工程師，主要從事水利科研和水利自動化技術(shù)工作。