自動(dòng)化系統(tǒng)在鳳城排灌站中的應(yīng)用

劉心峰

(遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110003)

1 工程概況

鳳城排灌站位于丹東市鳳城縣內(nèi)，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(xiàng)建筑物組成。泵站建立時(shí)間較造，自動(dòng)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(jī)，對(duì)排灌站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了泵站自動(dòng)化控制，有效保障泵站設(shè)備的安全，同時(shí)還可以對(duì)泵站實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化控制以及水文的數(shù)據(jù)采集，為水利相關(guān)部門提供決策的相關(guān)依據(jù)和信息。

2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)控制可采用多種方式，保證系統(tǒng)方便快捷的運(yùn)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(dòng)模式

設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開(kāi)關(guān)選擇“就地”方式時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的啟/停、開(kāi)/關(guān)操作。設(shè)備的急停按鈕或其他保護(hù)和安全連鎖裝置(如:過(guò)載保護(hù)及液位保護(hù)等)必須是硬線連接至電氣控制回路，不受方式選擇開(kāi)關(guān)的限制。現(xiàn)場(chǎng)控制箱(柜)在開(kāi)關(guān)在“手動(dòng)”位置時(shí)，設(shè)備為離線方式，PLC不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行任何控制。

2.2 遠(yuǎn)程手動(dòng)模式

即遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式。現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程” 開(kāi)關(guān)選擇“遠(yuǎn)程”方式時(shí)，操作人員通過(guò)操作終端(HMI)或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標(biāo)器或鍵盤選擇“手動(dòng)”方式并對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟/停、開(kāi)/關(guān)操作。

2.3 遠(yuǎn)程自動(dòng)模式

現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開(kāi)關(guān)選擇“遠(yuǎn)程”方式，且現(xiàn)場(chǎng)控制站的“自動(dòng)/手動(dòng)”設(shè)定為“自動(dòng)”方式時(shí)，設(shè)備的運(yùn)行完全由各PLC根據(jù)對(duì)渠道水位高度要求來(lái)完成對(duì)設(shè)備的運(yùn)行或開(kāi)/關(guān)控制，而不需要人工干預(yù)[1]。

3 系統(tǒng)組成

自動(dòng)化控制系統(tǒng)分為三級(jí)管理，包括管理級(jí)(管理處)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)(PLC控制站)及就地控制級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)通過(guò)主PLC系統(tǒng)進(jìn)行采集，并通過(guò)主干通訊網(wǎng)絡(luò)——工業(yè)以太網(wǎng)傳送到中央控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控和管理。同樣，中央控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)的控制命令也通過(guò)上述通道傳送到PLC的測(cè)控終端，實(shí)施各單元的分散控制。現(xiàn)場(chǎng)與中央控制室之間通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)連接，高速工業(yè)以太網(wǎng)采用開(kāi)放式的總線結(jié)構(gòu)，以便于實(shí)現(xiàn)近遠(yuǎn)期系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。

1)管理級(jí)(管理處)

主要完成對(duì)泵站設(shè)備的管理、調(diào)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(shè)置、記錄、報(bào)表生成及打印、故障報(bào)警及打印，對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制操作以及分析統(tǒng)計(jì)等功能。

2)通信主站(LKPLC)

LKPLC作為通信主站，把現(xiàn)場(chǎng)控制站信號(hào)通過(guò)RS 485總線傳上來(lái)，通信主站通過(guò)以太網(wǎng)把信號(hào)上傳到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

3)現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)(LMPLC控制站)

水文數(shù)據(jù)采集、閘門的控制以及水泵機(jī)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(guò)RS 485總線進(jìn)入LK系統(tǒng)，LK把大量的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)上傳調(diào)度中心。

每個(gè)站點(diǎn)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(shí)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(jìn)行排水。當(dāng)閘門兩端水位狀況異常時(shí)，還可以進(jìn)行報(bào)警，第一時(shí)間通知用戶進(jìn)行設(shè)備控制，也可以使用自動(dòng)控制模式，讓設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，保證泵站排水的順暢。

根據(jù)監(jiān)控設(shè)備及對(duì)數(shù)據(jù)的要求，自動(dòng)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(cè)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(gè)測(cè)量方面：閘門狀態(tài)監(jiān)控，使閘門可以按照需要的高度進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，并對(duì)閘門開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)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(shí)傳送到控制電腦上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，當(dāng)數(shù)據(jù)超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。上下游水位數(shù)據(jù)的采集使用兩臺(tái)超聲波水位計(jì)，閘門控制使用中控電腦以及的專用的開(kāi)度儀，這樣有利于得出真實(shí)有效的數(shù)據(jù)，為泵房以及上下游人民群眾的生命財(cái)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(shí)現(xiàn)對(duì)泵房水泵、電動(dòng)閥門等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)電壓、電流等情況，有效避免電路故障對(duì)系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生的損壞。泵房控制系統(tǒng)主要又以下部件構(gòu)成：可編程控制器(PLC)、變頻器、軟啟動(dòng)器、壓力變送器、EDA模塊等。系統(tǒng)圖如下：

3.3 狀態(tài)監(jiān)測(cè)部分

水位、電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x主要是用來(lái)測(cè)定相關(guān)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(cè)量?jī)x器，具有報(bào)警檢測(cè)功能。電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x可包括數(shù)字式電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x、單相電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x、三相電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x、多功能電力參數(shù)測(cè)量?jī)x等[3]。

水位測(cè)量基于超聲波水位計(jì)，便于安裝調(diào)試及維護(hù)。

本系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求，測(cè)量各水泵電機(jī)、閘門電機(jī)、配電室低壓端各相電壓，當(dāng)出現(xiàn)電壓過(guò)高，單相負(fù)載過(guò)大，缺相等情況時(shí)，系統(tǒng)還可以通過(guò)中控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，最大保護(hù)用戶用電的安全。

4 結(jié) 語(yǔ)

鳳城排灌站改建工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的完成，實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班、少人值守”的目的，從很大程度上減輕了運(yùn)行維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、可靠性強(qiáng),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)組自身的優(yōu)化和調(diào)度,實(shí)現(xiàn)泵站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有效提高了管理水平和排漬效果。