太浦河泵站计算机监控系统(3)
2015-02-24 01:00
导读：4 系统软件 系统软件配置如下：操作系统软件window 2000； 工业 监控软件：intouch7.11；数据库软件：insql；系统编程软件：concept。系统采用intouch7.11组态软件
4 系统软件 系统软件配置如下：操作系统软件window 2000； 工业 监控软件：intouch7.11；数据库软件：insql；系统编程软件：concept。系统采用intouch7.11组态软件，并由上海东屋电器有限公司在此基础上设计开发了一套完整的 应用 系统，从而为泵站提供了实时可靠、直观生动的监控平台。intouch7.11是当今世界上最成熟、使用最普遍的主流工业监控软件之一，它具有以下主要技术特点： 开放易用的开发环境 intouch采用通信技术的现有标准，并与微软的未来技术相结合，为应用开发人员提供了一个更加开放和易用的开发环境。intouch支持所有最新的工具，包括activex、opc、wonderware的suitelink以及标准的dde。良好的兼容性和设备集成能力 intouch提供多达数百种的32位i/o sever,使之可以非常方便地与世界上几乎所有plc产品（如ab、西门子、modicon、sguared、三菱、欧姆龙、ge……等）和绝大多数dcs系统及智能仪表实现 网络 连接和数据通讯。强大的组态功能 intouch提供方便易用的图形处理和动态显示工具以及丰富的图形库。强大的i/o处理能力。 intouch可以处理最多达60000个标志的i/o信息，对这些信息实施动态监测和控制，从而满足各种大型自控系统和信息管理系统的需要。2)系统采用施耐德modicon plc作为基本控制单元，采用基于windows界面的调试编程软件concept，可提供5种编程手段，既可用梯形图又可用高级语言编写应用程序，，并且提供大量功能块，使编程更加灵活方便。5系统主要功能5.1主控级功能 主控级设备在中控室和 计算 机室。主要功能如下：数据采集：接收各现地控制单元发送的操作和事件数据，存入实时数据库，用于画面更新、控制调节、趋势 分析 、记录打印、操作指导及事故记录和分析。数据采集可以周期性进行，在所有时间内，可由操作员或应用程序发命令采集任何一个现地控制单元的过程输入信息。 数据处理：进行数据编码，校验传输误差及数据传输差错的控制。生成各种数据库，供显示、刷新、打印、检索等使用。对重要监视量如温度进行趋势分析，泵组流量、上下游水位、闸门开度等进行运行曲线显示。 监视：对泵站主要运行参数、事故、故障、状变以数字、文字、图形、表格、曲线、色彩变化、信号闪烁及不同频率的语音报警等形式进行动态显示。能对生产过程进行监视，监视过程中的主要操作参数变化及状变，并在lcd上显示。当发生过程阻滞时，给出阻滞原因及事故处理指导性画面供运行人员确认，将泵组等设备转移到安全运行状况或停机。 控制：运行人员通过键盘、鼠标对被控对象进行调节和控制。控制的主要 内容 包括泵站控制方式的选择、泵组的开/停、 经济 运行功能的投/切、开关的分/合、有载分接开关的升/降、闸门的启/闭、公用设备的操作、各种整定值和限值的设定等。 经济运行：根据操作员或上级主管部门给定的抽水总流量，自动计算出当前水头下泵站的最优泵组组合。最优化目标是在满足给定总流量的条件下电动机用电量最低，避免频繁启停和频繁调整的操作，按泵站进出水池的最佳流态选择运行水泵。 记录和打印：所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表都可记录下来，并送存贮设备作为 历史 数据。除在lcd显示外，还能在打印机实现定时或召唤打印。 运行管理：积累泵站运行数据，为提高泵站运行维护水平提供依据。包括：根据运行工况计算全站消耗总功率、用电量总和、抽水量、每台泵抽水效率；累计泵组开、停次数、累计开机运行时数、停机时数、检修退出时数；累计变压器、断路器等主设备运行时间、动作次数，检修次数和时间；累计油泵、供排水泵等间歇运行的辅助设备动作次数，检修次数和检修时间；统计各类主设备和辅助设备所发生的事故和故障次数及正常切除次数；运行操作指导和事故处理指导, 根据主设备状态和控制要求, 显示运行操作和调整的指导性画面, 供运行人员确认执行; 在泵站主设备出现异常和事故时, 提出对策和事故处理的指导性意见供运行人员确认执行或仅供 参考 等等。 系统诊断：可对系统的硬件设备进行在线和离线诊断，故障点的诊断到模板级。可对软件进行在线诊断，诊断出故障软件功能块并发报警信号。 软件开发：泵站软件编辑人员可以在线或离线地进行应用软件，显示画面，报表库等的编辑，调试，装入、卸除和修改。在线进行上述工作的同时能保证计算机监控系统功能的正常实施。 5.2现地控制单元功能 各现地控制单元lcu不因主控级发生故障而 影响 lcu各自的监控功能，即可接入网络协同工作，实现系统指定的功能。当与系统脱离时又可独立工作，实现lcu的现地监控功能。主要功能如下：数据采集与处理：完成对监控对象各种模拟量、开关量和脉冲量的采集；将采集的电气量进行工程值变换和预处理，上送主控级并在现地上显示；将采集的电气量、温度量、泵组振动及摆度等非电量进行越限比较，及时将越限情况及数据送往主控级，并在现地显示和报警；将采集的过程控制状态量，电气保护报警量、机械保护报警量随时上送主控级，并在现地上显示和报警；事故和故障情况下能自动采集事故或故障发生时刻的有关数据，并按其发生的顺序记录事故或故障的性质，发生的时间等等。 显示监视：可显示泵站电气量、非电量及被控设备的状态，能对泵组起动前条件以及各种运行的情况进行显示监视。现地控制单元还留有与便携式计算机相连的插接口，通过连接，可在便携式计算机上显示设备运行状态和参数，单元控制器状态等。 控制调节：既可接受主控级指令，又可在现地进行操作，当现地控制单元上的远方/现地软开关处于“远方”位置时只接受主控级指令；当开关处于“现地”位置时，只可在现地操作，闭锁主控级控制指令，但不影响上送信息。 通讯控制：能完成与主控级和现场设备的通讯。 自诊断功能：可对系统的硬件设备和软件进行自诊断，故障点的诊断到模板级。当诊断出模块的故障时，自动闭锁控制出口，并将故障信息上送到主控级，同时在现地控制单元上有显示、报警。 6 系统性能指标6.1主控级的响应能力1) 数据采集响应时间非电量、电量等模拟量和全部数字量每1秒钟一次采集存储到实时数据库或等效实时存储区中。2) 人机通信响应时间在正常的cpu负载率和通信负荷率情况下，从开始调用画面到完整画面出现的时间小于1s。 在已显示画面上动态数据刷新时间为2-5s可调。 操作命令发出到单元控制器接收命令并回答响应的时间小于2s。 报警或事故发生到lcd屏幕显示的时间小于2s。 3) 主控制级控制响应时间时间不超过2s。。4) 主控级对调度系统数据采集和控制的响应时间，能满足调度系统远动规约的要求。6.2 单元控制级的响应能力1) 数据采集时间数字量输入点(di、bcdi)采样周期小于0.5s。 电量，采样周期小于0.5s。 非电量，采样周期小于1s。 事件顺序点(soe)分辨率小于5ms。 3)控制响应时间控制命令回答响应时间小于1s。 接受控制命令到执行控制的响应时间小于1s。 6.3 系统的可靠性:系统的平均故障间隔时间mtbf大于10000h，现地控制单元mtbf大于16000h。6.4系统的可利用率:整个系统的年可利用率不低于99.95％。7 系统特点采用以工业交换机为基础的光纤以太冗余环网结构，提高可靠性和实时性。 主控级采用100mbps快速以太网构成系统的主通道，plc具有双电源冗余，可直接连接100mbps以太网，这是 目前 国际上先进的技术方案，比以前流行的plc通过工控机连接以太网的方式，不仅提高了系统的可靠性，还使系统能更快速地进行各种数据的处理，提高了系统的实时性。 大量采用网络通讯技术。尽量采用同一厂家、同一系列的数字化的主、辅机控制和保护装置，例如：全站主、辅机plc统一采用modicon-quantum或momentum系列，保护选用merlin gerin-sepam系列，测量单元选用merlin gerin-pm500和micrologic5.0p，这样避免了各种不同型号、不同系列的plc和测保单元使用各种不同的规约，不需增加规约转换的硬件和软件接口，从而提高了通讯的可靠性和实时性，为网络通讯的顺利实施奠定了坚实的基础。 由于泵站地处多雷地区，系统采取多项措施以提高监控系统防雷击、抗干扰的能力，例如：电源防雷，ups的ac380v电源进线、室外清污机plc的ac220v电源两侧均设置电源防雷器；网络防雷，1~7lcu与下层设备之间的modbus plus通讯网络配置网络信号防雷器；光电隔离和电气隔离，plc的输入模块采用光电隔离技术，输出信号通过光电隔离输出模块经中间继电器电气隔离后再到现场设备；监控系统设置独立接地网并与站内接地网一点可靠连接；现场裸露设备外壳加屏蔽罩并可靠接地；信号、通讯、控制电缆屏蔽层和设备、机柜外壳均可靠接地。 自动化执行元件是计算机监控系统的基础，正确选用和合理配置十分重要。泵站采用高精度、高可靠性、抗干扰能力强、维护量少、性能优异的自动化元件，例如采用倍加福nj2-12gm-n、wem-fsu转速传感器和变送器；采用妙声力的超声波液位计；采用德国e h的压力变送器和压力开关；选用倍加福的高精度、大量程绝对型多圈旋转编码器等等；这样使监控系统各项功能的正确实施有了强有力的保证。 8 结束语 计算机监控是一个
系统工程，它需要系统中各个部分如硬件、软件、网络结构、自动化执行元件等有机组合，综合考虑，它要充分利用计算机技术、网络技术、通讯技术、冗余技术、抗干扰技术等等。太浦河泵站计算机监控系统经过一段时间的试运行，运行情况良好，性能稳定，很好地满足泵站的运行要求，为今后类似泵站的设计提供很好借鉴。论文出处(作者):严玉峰
