“引大入港”輸水工程供水泵站實(shí)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(xué)研究所，河北滄州061000)

“引大入港”輸水工程供水泵站實(shí)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(xué)研究所，河北滄州061000)

河北省滄州市是嚴(yán)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(yán)重短缺問題。針對“引大入港“輸水工程供水泵站實(shí)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(jìn)行了詳細(xì)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(diǎn)，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(tuán)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(jī)、音響報警設(shè)備、采樣模塊、通訊模塊、打印機(jī)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(jī)通過RS－232轉(zhuǎn)RS－485通訊模塊連接6個采集電機(jī)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(jī)組運(yùn)行的S7－226西門子PLC，獲取機(jī)組運(yùn)行信息。在屏幕上集中監(jiān)測各機(jī)組的運(yùn)行狀況，也可在PLC處于手動工作模式時，遠(yuǎn)程操作機(jī)組運(yùn)行。各機(jī)組的主要數(shù)據(jù)如電機(jī)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(jī)組運(yùn)行和故障狀態(tài)都被實(shí)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(dāng)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(jī)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(dá)監(jiān)控機(jī)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(yuǎn)程采樣模塊。2#串口通過三芯通訊電纜到達(dá)PLC控制柜，經(jīng)過PC/PPI電纜與S7－226 PLC連接，獲取機(jī)組運(yùn)行信息。通訊協(xié)議均為:9 600 bps，8 bit，1 stop，無校驗(yàn)。

采樣設(shè)備地址分配如下:

1 AI08U 01H Pt100 1#機(jī)組溫度2 AI08U 02H Pt100 2#機(jī)組溫度3 AI08U 03H Pt100 3#機(jī)組溫度4 AI08U 04H Pt100 4#機(jī)組溫度5 AI08U 05H Pt100 5#機(jī)組溫度6 AI08U 06H Pt100 6#機(jī)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(shí)際的機(jī)組分布繪制的，顯示了每個機(jī)組的運(yùn)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(jī)組狀態(tài)

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

3.1.2 管閥狀態(tài)

泵房進(jìn)口閥與機(jī)泵出口閥之間的管閥顏色與機(jī)組運(yùn)行/停止同步(綠或灰);集水池與泵房進(jìn)口閥之間的管道在機(jī)組運(yùn)行且泵房進(jìn)口閥打開時變綠色;機(jī)泵出口閥與分水器之間的管道在機(jī)組運(yùn)行且機(jī)泵出口閥打開時變綠色;泵房進(jìn)口閥和機(jī)泵出口閥可用鼠標(biāo)點(diǎn)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(dāng)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(shí)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(yùn)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(jī)組啟停。

3.1.4 報警提示

畫面中右部為報警提示窗口，當(dāng)有新報警發(fā)生時，窗口滾動顯示報警信息(紅色)，報警恢復(fù)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(diǎn)擊上圖中的功能按鈕，進(jìn)入二級畫面后在進(jìn)一步操作具體的監(jiān)控功能和數(shù)據(jù)查詢等。

3.2 實(shí)現(xiàn)功能

3.2.1 實(shí)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(shí)時顯示所有六臺機(jī)組的當(dāng)前數(shù)據(jù)和狀態(tài)。羅列了六臺機(jī)組的主要運(yùn)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(shí)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(jī)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(diǎn)擊白圓點(diǎn)即能切換顯示。曲線顏色所代表的含義參見右下方的標(biāo)注。顯示的曲線缺省時間段為當(dāng)前時間的前24 h，左邊的缺省量程標(biāo)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(kuò)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(dāng)前時間前24 h，間隔為60 s。點(diǎn)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(diǎn)分別表示報警發(fā)生和恢復(fù)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(biāo)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(jī)組啟停控制

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