泵站计算机勘测体系概括

[ 来自:不详  阅读:   时间:2012.03.21 ]     1泵站微机监控系统的功能
　　泵站微机监控系统是集监视、测量、控制、保护、管理等于一体的计算机综合自动化系统，主要对全站泵组、电气系统、公用油、水、气系统、闸门控制系统、励磁系统及直流系统进行有效监视和控制，保证泵站更加安全、可靠、经济地运行，实现泵站无人值班（少人值守）的目标。并能够通过计算机网络实现将泵站运行数据和状态实时上传至上级主管部门。
　　1.1自动监测功能
　　泵站综合自动化系统要求能对全站内站用变电所、主机组、辅助设备、水工建筑物的各种电量、非电量的运行数据及水情数据进行巡回检测、采集和记录，定时制表打印、存储、模拟图形显示。根据这些参数的给定限值进行监督、越限报警等。
　　1.2自动控制功能
　　泵站综合自动化系统是根据泵站当时的运行状态，按照给定的控制标准、控制模型或控制模式对变压器、保护系统、励磁设备、泵站机组的启停、辅助设备、节制闸等水工建筑物进行自动控制，以达到系统优化调度的目的。
　　1.3保护功能
　　泵站综合自动化系统是利用微机保护系统实现主变压器、站用变压器以及母线的保护。不同的对象保护要求各不相同，如电机保护中三相过负荷保护、过流保护、低电压保护、单相运行保护、接地保护和短路保护；变压器保护中高压侧三相过流保护、高压侧过负荷保护、高压侧低电压保护、低压侧三相过流保护；站用变压器保护中三相过负荷保护、过流保护等。除此之外，还应具有机组过速、推力轴瓦、导轴瓦、定子线圈温度过高保护和油、气、水系统异常保护等，这些保护一般由控制系统实现。
　　1.4越限及事故报警功能
　　系统能根据事故信号自动报警，对于不同类型的报警信号能产生不同的报警声音、画面等提示信息，产生报警时能把相关的数据录入后台数据库，以备分析和诊断。
　　1.5数据管理及制表打印功能
　　能对监测、控制、保护等过程中的各种数据进行处理、存储、分析和显示，编制运行值班表，自动记录、显示泵站各阶段运行情况，并统计、分析、自动生成各种报表或曲线，各种报表数据可按需要打印或查询。
　　1.6数据通信功能
　　能根据上级的调度指示控制机组的运行，能按照一定的经济运行的模型进行决策，同时所有数据可以通过网络向上级管理部门传送，为上级领导的决策和调度提供数据支持，实现整个泵站群的协调工作，达到科学管理的要求。
　　1.7安全管理功能
　　监控系统可设置多个操作级别，不同级别操作人员有不同的操作权限，进入系统时必须进行登录并键入口令，禁止越限操作，可以确保监控系统的安全性。
　　2泵站微机监控系统的结构
　　泵站计算机监控系统的结构从总体上可分为集中式控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等几种典型结构。
　　2.1集中式控制系统
　　集中式控制系统是一种直接监控系统，由一台计算机和相关的过程接口以及一些相应的外围设备组成，完成系统的各种控制任务，所有的控制功能都由一台计算机完成，比较适合于简单的控制对象。这种控制系统结构比较简单，运行维护方便，但存在以下明显的缺点：整个系统中所有的控制任务都集中在一台计算机上，一旦该计算机出现某种故障，势必会造成整个系统停止工作，所有的控制功能都无法完成；控制现场中大量的模拟信号经过变送器后，通过电缆送入计算机，传输电缆之间串扰严重，控制精确度不高；整个控制系统进行扩展时需要重新修改控制系统的结构，系统可扩展性较差，不能适应泵站规模的更新改造和扩建等。
　　由于集中式监控系统存在上述不足，而且整个系统存在工作可靠性差、可维护性差等缺点，这种控制系统已经不能适应当今泵站微机监控系统的发展要求。目前，泵站监控系统中广泛采用分布式计算机监控系统，又称集散控制系统DCS.
　　2.2集散控制系统
　　集散控制系统是一种集中操作管理、分级分散控制的监控系统，为提高系统的可靠性和灵活性，系统一般采用分层分布式、以太网、串口通讯与现场总线相结合的网络结构。
　　在泵站的微机监控系统中一般整个系统从体系结构上分二级：就地控制级和集中控制级。就地控制级由PLC、微机保护装置、微机励磁装置及若干现场传感器组成，集散式控制系统对机组和辅机分别进行独立的控制和保护数据采集。集中控制级位于中央控制室内，由一台监控服务器和一台工程师工作站及其他相关设备组成，采用主从机工作方式运行。
　　为了保证泵站的安全可靠运行，控制方式一般有顺序控制、单步控制、现场手动控制3种。选用顺序控制方式时，系统使相关设备相互连锁，通过点击监控画面上的一个按钮即可完成整个控制过程，所有执行过程受程序控制，选用单步控制与手动方式时，不受系统联锁条件控制，各设备自身可进行独立运行、日常维护等工作。后两种方式区别在于单步控制是在微机上通过点击监控画面按钮实现某个设备的控制（程序控制），而手动控制是在现场直接手动按钮完成对设备的控制，手动方式一般是在监控系统发生故障无法正常工作时应急使用。
　　控制结构一般分为4级控制：直接测控级、过程优化级、生产管理级和经营决策级。直接测控级直接面对生产现场的各类设备，完成所有现场设备的监测、控制；过程优化级综合监视直接控制级中各站点的所有信息，集中显示、集中操作，进行所有控制回路的组态、参数设定和修改，优化控制过程等；生产管理级为决策者提供有关信息，以做出关于生产计划、调度和管理的方案，使计划协调和生产管理处于最佳状态；经营决策级担负全站的总体协调、计划管理、市场营销等；实际运用中由用户根据泵站具体的要求和特点构建自己的系统。
　　这种控制系统由于实现了分散控制，使整个系统的可靠性大大提高；而且在现场直接安装各种专用控制器，缩短了信号传输距离，节省了大量电缆，减少了信号串扰，加快了反应速度等。
　　但这种控制系统受计算机系统早期存在的系统封闭的缺陷的影响，各厂家的产品自成系统，不同厂家的设备不能互联在一起，难以实现互换与互操作，难以组成更大范围信息共享的网络系统。
　　2.3现场总线控制系统
　　现场总线控制系统将计算机技术、通信技术和计算机网络技术引入工业控制领域，组成一个开放式的互联网络，既可以与同层的网络互联，也可以与不同层的网络互联；在现场设备中，以微处理器为核心的现场智能设备可方便地进行设备互联、互操作；这种控制系统有以下特点：通信线一直延伸到生产现场中的生产设备，构成用于现场设备和现场仪表互联的现场通信网络，实现全数字化的传输，提高了信号转换的精度和可靠性；将控制功能分散地分配给现场智能设备和仪表，用户可以灵活地选用各种功能模块经过统一组态构成控制回路，把控制功能彻底下放到现场，实现了真正彻底的分散控制。
　　现有的泵站微机监控系统的构建方法是利用各种硬件和软件模块组态，由用户根据泵站具体的要求和特点构建自己的系统。一般采用全开放的、全分布式的控制结构，进行分层式管理。其基本原理是采用以太网技术应用于工业控制网络，以可编程控制器PLC作为现地控制单元，各机组和公共辅机保护、励磁的控制部分各成一个相对独立的现地控制单元，各独立的现地控制单元通过网络与上位监控系统主机进行连接，上位监控系统主机与各现地控制单元之间进行控制命令的下传和现场数据的上传通讯，现地控制单元在主机的控制命令下执行独立的控制任务。
　　这种控制系统容易实现集中显示管理、分散采集控制功能。系统采用模块结构，系统规模可根据用户的特点和要求进行灵活组态，系统规模可大可小，系统操作画面、操作方式由用户自己定义。现地控制单元就地安装在泵站现场，检测点到控制单元之间的距离短，控制单元到控制室采用数字通信，故抗干扰能力强，传输速度快。各控制单元功能彼此独立，即使某控制单元发生故障，不会波及其他控制单元的正常使用，故障范围不会扩大。另外，当控制室的上位监控主机退出运行时，各现场控制单元仍然能够继续工作。这样可大大提高泵站运行的可靠性和安全性。
　　3泵站监控系统的发展趋势
　　由于泵站运行并不是孤立的、个体的运行方式，在整个流域内，各泵站之间有着密切的水文联系，所以，在实现泵站内部各机组优化运行的基础上，还应对各级相互关联泵站进行水力要素的优化组合与合理调配，以实现对整个流域内所有泵站的串联优化运行和水资源的优化利用。对未来泵站综合自动化系统的发展，应充分运用现代控制新技术和控制手段，使系统的监控对象扩展到整个泵站群甚至整个流域，从全流域的高度合理调度整个流域各水泵运行方式，对整个工程系统实现联网调度、优化组合、集中监控与综合管理，以形成更可靠的、更高效的、更完善的科学决策系统。
　　新型的基于因特网的工业控制网络技术将成为网络体系结构的发展趋势和泵站综合自动化系统控制网络的发展方向。
　　嵌入式系统和因特网结合成为可能，网络化智能现场仪表通过系统集成，使得在因特网上通过浏览网页就可以实现设备的加载、组态、监控等。
　　在泵站监控系统中，运用人工神经网络和专家系统等新技术构造能反映某些人脑功能的系统，使其具有人脑加工、存储和处理信息的机能，可以模仿和实现人类在监控过程中丰富、复杂的思维活动，实现智能控制，使系统的功能和自动化程度等得到进一步提高，这也是泵站监控系统未来的一个发展方向。
　　4结语
　　随着网络结构、专家系统、多媒体等许多新技术的发展，泵站监控系统功能将更加丰富完善，泵站综合自动化水平将更进一步提高，泵站运行将实现真正意义的无人值班。