關于抽水站自動控制系統改進設計的分析

勇春明

摘要：隨著科學技術的快速發展，近年來我國各領域紛紛開展了自動化改造，水利領域便屬于其中代表，基于此，本文選擇了白屈港水利樞紐工程夏港抽水站自動化系統改造工程作為研究對象，并就該工程的抽水站計算機監控系統設計進行了詳細論述，希望由此能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

關鍵詞：抽水站；計算機監控系統；模塊化

在白屈港水利樞紐工程夏港抽水站的計算機監控系統設計中，系統采用了全分布開放式離散控制構架，同時采用了結構化與軟件模塊化設計，這些都使得其能夠更好滿足夏港抽水站遠程監控、管理的需要，“少人值守”要求也因此得以滿足，由此可見本文研究具備的較高現實意義。

1 工程概況

白屈港水利樞紐工程屬于太湖流域綜合治理的十大骨干工程之一，具備水環境保護、航運、灌溉、排澇、泄洪等綜合效益，工程包含兩個抽水站，本文研究的夏港抽水站便屬于該工程的抽水站之一。夏港抽水站采用肘型進水流道，設計排水流量為45m3/s，安裝有三臺2000ZXB152.8型號的半調節30度斜軸泵，配套使用TDXZ8008型號的同步電機，總裝機容量為2400kW，并設有一座主變容量為3150kVA的35kV變電所。夏港抽水站采用閘站結合布置，自引排流量為45m3/s。

2 抽水站計算機監控系統設計

（1）設計原則。為保證計算機監控系統較好服務于夏港抽水站，設計人員首先確定了安全、可靠、實用原則用于設計，而考慮到計算機軟硬件發展速度較快，最終采用了全分布開放式離散控制構架、結構化與軟件模塊化設計，計算機監控系統由此可更好服務于未來的規模擴充和功能增加。系統采用了iFix工控組態軟件作為開發軟件，夏港抽水站的自動化需求也在其中得到了重點體現，這些都使得計算機監控系統可較好滿足夏港抽水站運行與發展需要。[1]

（2）總體結構設計。整個計算機監控系統由網絡交換機、監控工作站、現地PLC測控單元、母管壓力傳感器、激光打印機等部分組成，并采用了快速以太網拓撲結構，整個系統由此分為現地級與遠控級，控制權順序為現地、遠方。夏港抽水站勵磁室與管理所中心控制室分別為現地級、遠控級所設位置，前者由1套交換機、現地控制柜等單元組成，其主要負責主所變、機組、閘門的遠程監控，采用以太網進行現地級與遠控級的數據通信。總的來說，夏港抽水站的計算機監控系統設計可分為現地控制單元、遠控級單元、網絡構架三部分，其中現地控制單元屬于整個系統最優先、最后一級控制，整個現場執行機構的邏輯控制均由其負責；遠控級單元通過網絡與PLC測控柜連接，由此即可實現遠程控制、圖形顯示、信息采集、數據打印等功能，夏港抽水站的工況、設備運行情況均能夠在遠控級單元支持下實現實時監控；網絡構架承擔著夏港抽水站監控圖像、控制命令、監測數據的綜合傳輸，該設計遵循了“安全有效、切合實際”原則，并在考慮計算機監控系統安全性、可維護性、可用性、可靠性的同時建立了完善的安全管理體系。

3 抽水站計算機監控系統具體設計

（1）模塊設計。在夏港抽水站計算機監控系統的設計中，模塊設計屬于其中重點，系統登錄模塊、系統越限報警模塊、抽水站監測模塊、系統安全維護模塊、工程報表查詢模塊、打印模塊屬于抽水站計算機監控系統的具體模塊構成，其中抽水站監測模塊具備主所變溫度監測、循環泵進出水溫度監測、主機減速箱溫度監測、水位監測、閘門監測、輔機啟停控制監測、輔機運行狀態監測，而系統越限報警模塊則能夠在1000ms的查詢周期下進行測點實時監控，并能夠提供醒目的提示性信息，系統安全維護模塊則負責密碼、操作權限、登錄名稱的分配和管理，這些均直接影響抽水站計算機監控系統效用的發揮。[2]

（2）安全設計。夏港抽水站計算機監控系統的安全設計可分為兩部分，即安全認證與避雷接地，前者是為了保證計算機監控系統的信息安全，因此圍繞安全認證開展的安全設計主要從資料、操作的安全角度出發，設計人員采用了密碼確認、權限認證的安全認證設計，當值人員基于計算機監控系統的任何操作均需要經過認證，同時設計還通過權限分配實現了不同管理員的功能賦予，如普通用戶擁有1級權限，僅可應用系統瀏覽工程數據，操作員具備2級權限，可在1級權限的基礎上進行輔機啟停操作，而系統管理員則具備3級權限，可在2級權限的基礎上進行操作員賬號管理；圍繞避雷接地開展的安全設計是為了避免雷電造成計算機監控系統的破壞，因此設計人員采用了視頻防雷、DC12V防雷、系統接地的設計，其中視頻防雷采用了三合一視頻信號防雷器用于室外攝像機防雷保護，該防雷器安裝于攝像機食品輸出端，DC12V防雷則用于現場定焦攝像機防雷保護，系統接地則分別圍繞PLC測控柜、屏蔽電纜展開，前者采用柜體接地設計，后者則通過電纜屏蔽層單點接地。

（3）布局設計。布局設計可分為設備布局與網絡布局，前者主要圍繞中控室、現地測控柜、傳感器、攝像機展開，如現地測控柜安裝有1臺套現場測控柜并內置1套PLC測控單元、網絡交換機、AC220V/DC12V電源避雷器、觸摸屏、中間控制繼電器；網絡布局設計則包括1臺網絡交換機、硬盤錄像機、監控計算機等。

總之，抽水站計算機監控系統設計具備較高現實意義，在此基礎上，本文涉及的設計原則、總體結構設計、模塊設計、安全設計、布局設計等內容，則提供了可行性較高的抽水站計算機監控系統設計路徑，而為了更好滿足水利領域自動化改造需要，運行維護費用、網絡安全水平也需要得到重點關注。

參考文獻：

[1]王啟才，王文海.水泵遠程監控系統的設計與實現[J].辦公自動化，2018，23（09）：6364+17.

[2]張國騫，何明，張瑋.ModbusRTU在取水泵站監控系統中的應用[J].微型機與應用，2016，35（18）：7273+84.