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簡析水泵站中計(jì)算機(jī)在勘測體系的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：2121 發(fā)布時(shí)間：2012-6-25
隨著科技的發(fā)展和新技術(shù)的不斷應(yīng)用，我們工作和生活的很多設(shè)備中都使用到計(jì)算機(jī)，比如我們的水泵站中就應(yīng)用到計(jì)算機(jī)來進(jìn)行勘測和監(jiān)控。它組成了水泵站運(yùn)行的一個(gè)整體，下面我們來對(duì)水泵站計(jì)算機(jī)的勘測體系進(jìn)行說明。
一、泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能
泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是集監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)、管理等于一體的計(jì)算機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，主要對(duì)全站泵組、電氣系統(tǒng)、公用油、水、氣系統(tǒng)、閘門控制系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)及直流系統(tǒng)進(jìn)行有效監(jiān)視和控制，保證泵站更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)泵站無人值班（少人值守）的目標(biāo)。并能夠通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)將泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳至上級(jí)主管部門。
1、自動(dòng)監(jiān)測功能
泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要求能對(duì)全站內(nèi)站用變電所、主機(jī)組、輔助設(shè)備、水工建筑物的各種電量、非電量的運(yùn)行數(shù)據(jù)及水情數(shù)據(jù)進(jìn)行巡回檢測、采集和記錄，定時(shí)制表打印、存儲(chǔ)、模擬圖形顯示。根據(jù)這些參數(shù)的給定限值進(jìn)行監(jiān)督、越限報(bào)警等。
2、自動(dòng)控制功能
泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是根據(jù)泵站當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，按照給定的控制標(biāo)準(zhǔn)、控制模型或控制模式對(duì)變壓器、保護(hù)系統(tǒng)、勵(lì)磁設(shè)備、泵站機(jī)組的啟停、輔助設(shè)備、節(jié)制閘等水工建筑物進(jìn)行自動(dòng)控制，以達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的目的。
3、保護(hù)功能
泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主變壓器、站用變壓器以及母線的保護(hù)。不同的對(duì)象保護(hù)要求各不相同，如電機(jī)保護(hù)中三相過負(fù)荷保護(hù)、過流保護(hù)、低電壓保護(hù)、單相運(yùn)行保護(hù)、接地保護(hù)和短路保護(hù)；變壓器保護(hù)中高壓側(cè)三相過流保護(hù)、高壓側(cè)過負(fù)荷保護(hù)、高壓側(cè)低電壓保護(hù)、低壓側(cè)三相過流保護(hù)；站用變壓器保護(hù)中三相過負(fù)荷保護(hù)、過流保護(hù)等。除此之外，還應(yīng)具有機(jī)組過速、推力軸瓦、導(dǎo)軸瓦、定子線圈溫度過高保護(hù)和油、氣、水系統(tǒng)異常保護(hù)等，這些保護(hù)一般由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
4、越限及事故報(bào)警功能
系統(tǒng)能根據(jù)事故信號(hào)自動(dòng)報(bào)警，對(duì)于不同類型的報(bào)警信號(hào)能產(chǎn)生不同的報(bào)警聲音、畫面等提示信息，產(chǎn)生報(bào)警時(shí)能把相關(guān)的數(shù)據(jù)錄入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，以備分析和診斷。
5、數(shù)據(jù)管理及制表打印功能
能對(duì)監(jiān)測、控制、保護(hù)等過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析和顯示，編制運(yùn)行值班表，自動(dòng)記錄、顯示泵站各階段運(yùn)行情況，并統(tǒng)計(jì)、分析、自動(dòng)生成各種報(bào)表或曲線，各種報(bào)表數(shù)據(jù)可按需要打印或查詢。
6、數(shù)據(jù)通信功能
能根據(jù)上級(jí)的調(diào)度指示控制機(jī)組的運(yùn)行，能按照一定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的模型進(jìn)行決策，同時(shí)所有數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)向上級(jí)管理部門傳送，為上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的決策和調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)整個(gè)泵站群的協(xié)調(diào)工作，達(dá)到科學(xué)管理的要求。
7、安全管理功能
監(jiān)控系統(tǒng)可設(shè)置多個(gè)操作級(jí)別，不同級(jí)別操作人員有不同的操作權(quán)限，進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)必須進(jìn)行登錄并鍵入口令，禁止越限操作，可以確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。
二、泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從總體上可分為集中式控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等幾種典型結(jié)構(gòu)。
1、集中式控制系統(tǒng)
集中式控制系統(tǒng)是一種直接監(jiān)控系統(tǒng)，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和相關(guān)的過程接口以及一些相應(yīng)的外圍設(shè)備組成，完成系統(tǒng)的各種控制任務(wù)，所有的控制功能都由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成，比較適合于簡單的控制對(duì)象。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，運(yùn)行維護(hù)方便，但存在以下明顯的缺點(diǎn)：整個(gè)系統(tǒng)中所有的控制任務(wù)都集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，一旦該計(jì)算機(jī)出現(xiàn)某種故障，勢必會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)停止工作，所有的控制功能都無法完成；控制現(xiàn)場中大量的模擬信號(hào)經(jīng)過變送器后，通過電纜送入計(jì)算機(jī)，傳輸電纜之間串?dāng)_嚴(yán)重，控制度不高；整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)需要重新修改控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可擴(kuò)展性較差，不能適應(yīng)泵站規(guī)模的更新改造和擴(kuò)建等。
由于集中式監(jiān)控系統(tǒng)存在上述不足，而且整個(gè)系統(tǒng)存在工作可靠性差、可維護(hù)性差等缺點(diǎn)，這種控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展要求。目前，泵站監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛采用分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，又稱集散控制系統(tǒng)DCS.
2、集散控制系統(tǒng)
集散控制系統(tǒng)是一種集中操作管理、分級(jí)分散控制的監(jiān)控系統(tǒng)，為提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，系統(tǒng)一般采用分層分布式、以太網(wǎng)、串口通訊與現(xiàn)場總線相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
在泵站的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中一般整個(gè)系統(tǒng)從體系結(jié)構(gòu)上分二級(jí)：就地控制級(jí)和集中控制級(jí)。就地控制級(jí)由PLC、微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)勵(lì)磁裝置及若干現(xiàn)場傳感器組成，集散式控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)組和輔機(jī)分別進(jìn)行獨(dú)立的控制和保護(hù)數(shù)據(jù)采集。集中控制級(jí)位于*控制室內(nèi)，由一臺(tái)監(jiān)控服務(wù)器和一臺(tái)工程師工作站及其他相關(guān)設(shè)備組成，采用主從機(jī)工作方式運(yùn)行。
為了保證泵站的安全可靠運(yùn)行，控制方式一般有順序控制、單步控制、現(xiàn)場手動(dòng)控制3種。選用順序控制方式時(shí)，系統(tǒng)使相關(guān)設(shè)備相互連鎖，通過點(diǎn)擊監(jiān)控畫面上的一個(gè)按鈕即可完成整個(gè)控制過程，所有執(zhí)行過程受程序控制，選用單步控制與手動(dòng)方式時(shí)，不受系統(tǒng)聯(lián)鎖條件控制，各設(shè)備自身可進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行、日常維護(hù)等工作。后兩種方式區(qū)別在于單步控制是在微機(jī)上通過點(diǎn)擊監(jiān)控畫面按鈕實(shí)現(xiàn)某個(gè)設(shè)備的控制（程序控制） ，而手動(dòng)控制是在現(xiàn)場直接手動(dòng)按鈕完成對(duì)設(shè)備的控制，手動(dòng)方式一般是在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障無法正常工作時(shí)應(yīng)急使用。
控制結(jié)構(gòu)一般分為4級(jí)控制：直接測控級(jí)、過程優(yōu)化級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)和經(jīng)營決策級(jí)。直接測控級(jí)直接面對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場的各類設(shè)備，完成所有現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)測、控制；過程優(yōu)化級(jí)綜合監(jiān)視直接控制級(jí)中各站點(diǎn)的所有信息，集中顯示、集中操作，進(jìn)行所有控制回路的組態(tài)、參數(shù)設(shè)定和修改，優(yōu)化控制過程等；生產(chǎn)管理級(jí)為決策者提供有關(guān)信息，以做出關(guān)于生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度和管理的方案，使計(jì)劃協(xié)調(diào)和生產(chǎn)管理處于*狀態(tài)；經(jīng)營決策級(jí)擔(dān)負(fù)全站的總體協(xié)調(diào)、計(jì)劃管理、市場營銷等；實(shí)際運(yùn)用中由用戶根據(jù)泵站具體的要求和特點(diǎn)構(gòu)建自己的系統(tǒng)。
這種控制系統(tǒng)由于實(shí)現(xiàn)了分散控制，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高；而且在現(xiàn)場直接安裝各種控制器，縮短了信號(hào)傳輸距離，節(jié)省了大量電纜，減少了信號(hào)串?dāng)_，加快了反應(yīng)速度等。
但這種控制系統(tǒng)受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)早期存在的系統(tǒng)封閉的缺陷的影響，各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)，不同廠家的設(shè)備不能互聯(lián)在一起，難以實(shí)現(xiàn)互換與互操作，難以組成更大范圍信息共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入工業(yè)控制領(lǐng)域，組成一個(gè)開放式的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，既可以與同層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也可以與不同層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；在現(xiàn)場設(shè)備中，以微處理器為核心的現(xiàn)場智能設(shè)備可方便地進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)、互操作；這種控制系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：通信線一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場中的生產(chǎn)設(shè)備，構(gòu)成用于現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場儀表互聯(lián)的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的傳輸，提高了信號(hào)轉(zhuǎn)換的精度和可靠性；將控制功能分散地分配給現(xiàn)場智能設(shè)備和儀表，用戶可以靈活地選用各種功能模塊經(jīng)過統(tǒng)一組態(tài)構(gòu)成控制回路，把控制功能*下放到現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)了真正*的分散控制。
現(xiàn)有的泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建方法是利用各種硬件和軟件模塊組態(tài)，由用戶根據(jù)泵站具體的要求和特點(diǎn)構(gòu)建自己的系統(tǒng)。一般采用全開放的、全分布式的控制結(jié)構(gòu)，進(jìn)行分層式管理。其基本原理是采用以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，以可編程控制器PLC作為現(xiàn)地控制單元，各機(jī)組和公共輔機(jī)保護(hù)、勵(lì)磁的控制部分各成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的現(xiàn)地控制單元，各獨(dú)立的現(xiàn)地控制單元通過網(wǎng)絡(luò)與上位監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行連接，上位監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)與各現(xiàn)地控制單元之間進(jìn)行控制命令的下傳和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的上傳通訊，現(xiàn)地控制單元在主機(jī)的控制命令下執(zhí)行獨(dú)立的控制任務(wù)。
這種控制系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)集中顯示管理、分散采集控制功能。系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)規(guī)模可根據(jù)用戶的特點(diǎn)和要求進(jìn)行靈活組態(tài)，系統(tǒng)規(guī)模可大可小，系統(tǒng)操作畫面、操作方式由用戶自己定義。現(xiàn)地控制單元就地安裝在泵站現(xiàn)場，檢測點(diǎn)到控制單元之間的距離短，控制單元到控制室采用數(shù)字通信，故抗*力強(qiáng)，傳輸速度快。各控制單元功能彼此獨(dú)立，即使某控制單元發(fā)生故障，不會(huì)波及其他控制單元的正常使用，故障范圍不會(huì)擴(kuò)大。另外，當(dāng)控制室的上位監(jiān)控主機(jī)退出運(yùn)行時(shí)，各現(xiàn)場控制單元仍然能夠繼續(xù)工作。這樣可大大提高泵站運(yùn)行的可靠性和安全性。
三、泵站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
由于泵站運(yùn)行并不是孤立的、個(gè)體的運(yùn)行方式，在整個(gè)流域內(nèi)，各泵站之間有著密切的水文，所以，在實(shí)現(xiàn)泵站內(nèi)部各機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對(duì)各級(jí)相互關(guān)聯(lián)泵站進(jìn)行水力要素的優(yōu)化組合與合理調(diào)配，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)流域內(nèi)所有泵站的串聯(lián)優(yōu)化運(yùn)行和水資源的優(yōu)化利用。對(duì)未來泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)充分運(yùn)用現(xiàn)代控制新技術(shù)和控制手段，使系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象擴(kuò)展到整個(gè)泵站群甚至整個(gè)流域，從全流域的高度合理調(diào)度整個(gè)流域各水泵的運(yùn)行方式，對(duì)整個(gè)工程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)調(diào)度、優(yōu)化組合、集中監(jiān)控與綜合管理，以形成更可靠的、更的、更完善的科學(xué)決策系統(tǒng)。
新型的基于因特網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將成為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢和泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。
嵌入式系統(tǒng)和因特網(wǎng)結(jié)合成為可能，網(wǎng)絡(luò)化智能現(xiàn)場儀表通過系統(tǒng)集成，使得在因特網(wǎng)上通過瀏覽網(wǎng)頁就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的加載、組態(tài)、監(jiān)控等。
在泵站監(jiān)控系統(tǒng)中，運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)等新技術(shù)構(gòu)造能反映某些人腦功能的系統(tǒng)，使其具有人腦加工、存儲(chǔ)和處理信息的機(jī)能，可以模仿和實(shí)現(xiàn)人類在監(jiān)控過程中豐富、復(fù)雜的思維活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能控制，使系統(tǒng)的功能和自動(dòng)化程度等得到進(jìn)一步提高，這也是泵站監(jiān)控系統(tǒng)未來的一個(gè)發(fā)展方向。
隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、專家系統(tǒng)、多媒體等許多新技術(shù)的發(fā)展，泵站監(jiān)控系統(tǒng)功能將更加豐富完善，泵站綜合自動(dòng)化水平將更進(jìn)一步提高，泵站運(yùn)行將實(shí)現(xiàn)真正意義的無人值班。
計(jì)算機(jī)在水泵站的應(yīng)用，可以說是極大的提高的泵站的運(yùn)作效率，節(jié)省了人力，同時(shí)勘測體系所得出的結(jié)果也具有更高的準(zhǔn)確性。
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