南昏泵站自動化升級改造引入和利時DCS系統的可行性探討

張世能 常德市城區水利泵站

（圖1）

從20世紀80 年代末開始，和利時的DCS系統已經在我國新建的流程化生產工廠開始全面應用，目前國產DCS系統應用到單臺機組1000MW火電機組的DCS品牌只有和利時的DCS系統。現在和利時公司的DCS系統應用到石化、電力、冶金、建材、環保、等各行各業中，業績炳然。

1 南昏泵站電氣系統控制的特點

南昏泵站主要由5臺軸流泵（1000KW）,2臺潛水泵（1000KW）構成。

1.1 南昏泵站模擬量主要參數如電流、電壓、功率、溫度、壓力、液位、流量、振動等可以通過變送器傳送至DCS系統里面。泵站開關量信號則主要是指開關的輔助接點，開關、斷路器、接觸器是電氣控制對象，但電磁線圈是對控制系統的輸出直接動作的。從輸入、輸出看比較簡單，但是在交流回路中，交叉的結果就對控制裝置提出了更高的抗干擾要求。

1.2 南昏泵站電氣故障發生的速度和電氣參量的變化速度是ms 級，保護、連鎖系統輸出動作、邏輯運算也必須是ms 級的。因此，必須對DCS系統里面增加帶有SOE功能的開光量輸入模塊。

1.3 南昏泵站運行過程中過程參數的調節也很少，高壓開關系統操作量較少，除勵磁電壓外幾乎沒有可調節的量，大都是由保護裝置自動處理運行過程的異常狀態。泵站電氣系統的正常操作是對電氣運行方式的切換、局部系統和裝置的切投。這類操作速度響應要求不高，操作的頻率也比較低，但是對系統的準確性要求高。

2 南昏泵站電氣系統采用DCS 控制的優點

2.1 網絡結構安全可靠

DCS 系統在環網的基礎上采用雙網冗余結構，又加了一道保險，形成冗余容錯網；遵循節點間點對點通信在網絡節點的分布上，相對獨立的原則；在遠程控 制器之間采用光纖作為傳輸介質為建立通信創造了條件；以太網交換機對各端口的數據具有根據網絡數據的地址進行分流的功能，存在著冗余DPU之間點對點的實時數據拷貝和跟蹤，通過在同一交換機上將相關的冗余DPU 連接，在本地的交換機上各個冗余DPU 之間的點對點數據傳輸直接轉發，減輕了主干網的網絡負荷。由此而言，DCS系統具有較為可靠、安全的網絡構架。

2.2 系統的兼容性與開放性

和利時DCS系統由于是在WIN7操作系統上面進行開發，所以就從根本上解決了原有系統不能夠兼容最新操作系統的問題。控制層兼容各種現場總線，支持HART、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、MODBUS等各類協議。功能豐富的HMI人機界面，符合IEC61131-3的控制算法編程軟件。且能夠通過OPC通訊把現場數據進行遠程監控。

2.3 DCS 控制的功能科學性

目前，DCS 監控大容量機組的電氣系統的主要方式有：（1）同步電機勵磁調節器AVR，同步電機—變壓器組繼電保護裝置、潛水泵綜合保護裝置的功能及實現其裝置的投、退。（2）通過DCS 軟硬件，對泵站電系統控制、泵站電機自動切換、電動機的啟、停；電氣斷路器的分、合閘等功能達到了集散控制；操作員發出的操作命令的邏輯實現條件和合法性邏輯檢查等。（3）整個操作過程都是科學決策，不會因為人為失誤導致停機事故。

3 調試需要注意的若干問題

3.1 裝置時鐘配合問題

對于DCS 在電氣控制系統中的應用，可以實現對整個系統的控制，在實際的運行中是和各個獨立的微處理機共同完成的，而在每個獨立的裝置中都有其自身的時鐘。和利時DCS系統可以與現電氣系統共用同一個GPS時鐘裝置，為各個DPU站、操作員站、歷史站、信號采集裝置、保護裝置統一授時，這樣整個系統的時間都一致了，有效地將DCS系統與電氣裝置融為一體。

3.2 電氣控制功能的分配

隨著DCS系統的不斷發展和完善，無論是硬件構架、還是組態管理軟件，無論是進口DCS還是國產自主品牌的DCS，在對機組整個控制功能的分布和管理，越來越體現出功能集中、風險分散的優勢。在實際的運行操作中，由于系統的控制邏輯以及各種參數的設置都是經過了事先科學的計算以及各種調試而得來的，并且一旦系統的運行模式形成后，在很長時間內都不會再改變。

4 結束語

總而言之，隨著科學的進步，今后水利泵站的自動化水平會越來越高，無人值守的泵站將會離我們越來越近！

[1]張秀麗.關于水電站電氣自動化應用問題的探討[J].大家，2010，（10）.

[2]賀佰圭.關于水電站電氣自動化應用問題的探討[J].廣東科技，2012，21