組態王軟件在城市防洪工程自動化改造中的應用

周春春

摘 要：組態王軟件具有純中文界面、編程方法簡單、實時記錄、報表記錄與實時打印且易調試等優點。該文以小洋河東支閘站為例，介紹“組態王”軟件的應用。

關鍵詞：泵站 運行 組態軟件 編程 自動化改造 小洋河東支閘站

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-02

在現代科技發展的帶動下，自動化控制研究不斷進步，計算機在控制領域中的應用一日千里，項目工程實施中對自動化控制的要求更加嚴格。自動化控制工程中應用自動化組態軟件可以實現用戶按照實際需要靈活組態。組態屬于模塊化任意組合，組態軟件具有以下特征：（1）延續性和可擴充性；（2）封裝性（易學易用）；（3）通用性。

組態王是一種優秀組態軟件，可以同時執行多個任務或線程，并保證實時性，杜絕數據丟失現象；還可以在設計監控系統過程中實現變量報警、變量報表、繪制變量趨勢曲線等重要功能；組態王軟件的專業設計可以使開發人員僅通過簡單的程序語言來完成，同時保持一定的外觀和可靠的應用；由組態王軟件所開發的系統中監控系統與數據庫是相互獨立的，既能滿足復雜的查詢要求，又能夠方便的進行系統維護。

1 工程介紹

水利工程管理提出要進行科學化和現代化管理，按照小洋河東支自動化改造方案，鹽城城市防洪管理處決定于 2012年 8月對小洋河進行了泵站自動化改造。由于該工程整改經費低于法定招標額，該處邀請了江蘇省引江水利水電研究院為改造單位。改造內容包括計算機集控整改、水文數據的采集恢復、視頻監控維修等項目。

小洋河東支閘站工程是鹽城市城市防洪骨干工程之一，位于小洋河東支出口與通榆河交匯處，屬于第Ⅲ防洪區第Ⅳ排區，設計排澇流量20 m3/s，為Ⅱ級水工建筑物；安裝1400ZLB-125型立式抽芯軸流泵三臺套，配套YL710-16立式異步電動機，總裝機容量750 kW；設自排孔一孔，凈寬

6 m，布置于西側，閘上設汽-20掛100公路橋，凈寬7 m；采用微機監控和視頻系統控制，工程總概算2685萬元。

2 小洋河東支閘站自動化整改方案

小洋河東支閘站主要承擔防洪、抽排、自排的功能，與其他城市防洪項目相配合，將鹽城城市防洪標準提高到近期50年一遇，遠期100年一遇。每年5～10月，該工程發揮效益。自動化系統整改方案在確保技術先進的基礎上，還必須確保安全可靠、實用經濟、操作維修簡單。

（1）系統組成本系統以1套上位監控系統和1套PLC 現地控制單元為主要構成，其中上位機與LCU間的網絡關聯通過以太網達成，按照TCP/IP 協議進行網絡通訊；系統底層通訊則是總線通訊 MODBUS 規約。中央控制室中有2套監控計算機，各配有1套監控組態軟件，其中一臺服務器的工作是記錄運行數據，打印機則在報表生成后打印出來。在現地控制單元中，高壓柜上的智能電氣儀表、機電保護器P127及P220通過RS485現場控制總線與PLC進行通訊連接。現地PLC控制單位選用GE90-30冗余系統，GE-PLC由電源模塊，CPU模塊，冗余的電源模塊，數字量輸入、輸出模塊，模擬量輸入、輸出模塊、通訊模塊及背板組成。

（2）系統控制功能對泵站運行控制方式分為兩種：自動化控制與現場控制。在一般情況下采用自動化控制，特殊情況如工程檢修采用現場控制。

自動化控制：工作人員在中央控制室發出命令，通過計算機監控系統實現控制泵站運行，并在人機界面監視全部運行過程。

現地手動控制：在泵站機組調試或監控系統出現故障時，工作人員可通過手動方式，控制機組運行。

（3）檢測和數據處理功能與信息數據庫的建立

①控制系統能檢測10 kV總進線的電壓、電流值，以及手動或自動方式下的各電機設備的運行狀況。

②計量泵站上、下游水位，根據水位落差的大小，調整開停機狀態，顯示和自動保存存。

③能長期保存各種運行記錄及數據，主要包括報警記錄、運行操作記錄、運行臺時、歷史水位等。連接到局域網或者因特網中的不同終端根據授權情況能夠即時地進行查詢或者下載。

④顯示機組設備運行狀況，顯示電機的負荷電流、電壓、有功、無功、定子及軸承溫度等。中央控制計算機既可以顯示各種監測數據，又能夠顯示數據處理后的各種表現形式，包括水位曲線圖，統計報表各類事件控制記錄等。

（4）計算機視頻監控系統

為了確保小洋河東支閘站的安全運行，系統在上、下游、高壓室、低壓室、主廠房、電容補償室、中控室及辦公樓頂部共配置8臺監控攝像頭，通過PC硬盤錄像監控系統即時查看現場情況并自動存儲，倘若泵站運行管理中出現事故或者故障時，工作人員能夠通過調用影像資料來判斷參考。圖像監視系統分布情況見表1。

3 自動化監控軟件功能實現

自動化監控軟件在亞控公司的組態王這一平臺上進行開發，以Windows2003中文版為OS，由施耐德工控機進行計算機操作。整個系統的功能主要依靠包括登陸界面、主界面、操作票界面、控制界面和查詢界面等界面來實現。

3.1 系統權限

水利工程中應用該系統，其安全性是關鍵所在。水利工程中泵站的調度關系到周圍地區百姓的生命財產安全，必須杜絕非法操作，因此對于操作權限的設置必須謹慎。本系統對工作人員的操作權限進行嚴格規定：系統管理員執行全部權限（用戶的增刪或編輯、查看數據、參數的輸入及修改編輯等）；系統操作員僅對個人賬戶進行操作，并查看相關數據。系統對每一位登陸操作的人員行為進行準確記錄，方便在問題發生時查詢參考。

3.2 報警機制

報警機制是否完備對于能否安全運行至關重要，本系統在每次運行之前對所需要的條件（供水潤滑系統的狀態，定子、推力瓦軸承溫度等等）進行合理性檢測和判斷，一旦系統檢測當時處于非正常狀態，通過報警機制提醒操作人員立即針對性解決問題，并進入報警狀態查詢界面，方便操作人員直觀了解問題所在。

3.3 系統控制功能

組態軟件與硬件PLC結合能夠對整個系統3臺10 kV異步電機進行實時控制。要實現泵站抽水自動化系統的可靠運行，采用雙控制模式設計，分為計算機控制和現場手動控制兩層結構。這樣能夠使得在計算機出現問題時，轉換為手動模式，而不需要中斷電機運行。以軟硬結合、多級保護來進行系統保護。本系統采用微機保護器而不是以往的熱繼電器，在出現電機過流、欠壓等問題時能夠自動執行保護動作。經實踐發現，本系統能夠正常運行，沒有出現過誤

動作。

3.4 數據采集和運行報表記錄

系統運行時進行觀測的目的是獲取有效數據，本系統中同樣存儲有海量數據，如泵站上下游水位，電氣參數、溫度等等。該系統能夠根據電機的運行情況，得到每個時段電機的運行臺時，避免了人工的誤統計。本軟件還提供了10 kV高壓開關柜、電容補償柜投入時間及運行記錄，以便記錄電機運行狀態。

中控室內有設有專門的服務器進行數據存儲，能夠實現歷史報表的查閱和調用：工作人員通過查詢對話框輸入查詢條件便能生成即時的數據報表，并可以打印出來以供參考。

4 結語

小洋河東支閘站工程自動化系統利用組態軟件編制監控軟件，整個系統運行時較為可靠和穩定，閘站控制中采用該系統能夠實現對泵站整體監視和局部分析，對電機和泵站集中控制，有效減少工作時間，從而使工作效率提高一個

層次。

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