太浦河泵站計算機監控系統

運行管理：積累泵站運行數據，為提高泵站運行維護水平提供依據。包括：根據運行工況計算全站消耗總功率、用電量總和、抽水量、每臺泵抽水效率；累計泵組開、停次數、累計開機運行時數、停機時數、檢修退出時數；累計變壓器、斷路器等主設備運行時間、動作次數，檢修次數和時間；累計油泵、供排水泵等間歇運行的輔助設備動作次數，檢修次數和檢修時間；統計各類主設備和輔助設備所發生的事故和故障次數及正常切除次數；運行操作指導和事故處理指導, 根據主設備狀態和控制要求, 顯示運行操作和調整的指導性畫面, 供運行人員確認執行; 在泵站主設備出現異常和事故時, 提出對策和事故處理的指導性意見供運行人員確認執行或僅供 參考 等等。

系統診斷：可對系統的硬件設備進行在線和離線診斷，故障點的診斷到模板級。可對軟件進行在線診斷，診斷出故障軟件功能塊并發報警信號。

軟件開發：泵站軟件編輯人員可以在線或離線地進行應用軟件，顯示畫面，報表庫等的編輯，調試，裝入、卸除和修改。在線進行上述工作的同時能保證計算機監控系統功能的正常實施。

5.2現地控制單元功能

各現地控制單元lcu不因主控級發生故障而 影響 lcu各自的監控功能，即可接入網絡協同工作，實現系統指定的功能。當與系統脫離時又可獨立工作，實現lcu的現地監控功能。主要功能如下：

數據采集與處理：完成對監控對象各種模擬量、開關量和脈沖量的采集；將采集的電氣量進行工程值變換和預處理，上送主控級并在現地上顯示；將采集的電氣量、溫度量、泵組振動及擺度等非電量進行越限比較，及時將越限情況及數據送往主控級，并在現地顯示和報警；將采集的過程控制狀態量，電氣保護報警量、機械保護報警量隨時上送主控級，并在現地上顯示和報警；事故和故障情況下能自動采集事故或故障發生時刻的有關數據，并按其發生的順序記錄事故或故障的性質，發生的時間等等。

顯示監視：可顯示泵站電氣量、非電量及被控設備的狀態，能對泵組起動前條件以及各種運行的情況進行顯示監視。現地控制單元還留有與便攜式計算機相連的插接口，通過連接，可在便攜式計算機上顯示設備運行狀態和參數，單元控制器狀態等。

控制調節：既可接受主控級指令，又可在現地進行操作，當現地控制單元上的遠方/現地軟開關處于“遠方”位置時只接受主控級指令；當開關處于“現地”位置時，只可在現地操作，閉鎖主控級控制指令，但不影響上送信息。

通訊控制：能完成與主控級和現場設備的通訊。

自診斷功能：可對系統的硬件設備和軟件進行自診斷，故障點的診斷到模板級。當診斷出模塊的故障時，自動閉鎖控制出口，并將故障信息上送到主控級，同時在現地控制單元上有顯示、報警。

6　系統性能指標

6.1主控級的響應能力

1) 數據采集響應時間

非電量、電量等模擬量和全部數字量每1秒鐘一次采集存儲到實時數據庫或等效實時存儲區中。

2) 人機通信響應時間

在正常的cpu負載率和通信負荷率情況下，從開始調用畫面到完整畫面出現的時間小于1s。

在已顯示畫面上動態數據刷新時間為2-5s可調。

操作命令發出到單元控制器接收命令并回答響應的時間小于2s。

報警或事故發生到lcd屏幕顯示的時間小于2s。

3) 主控制級控制響應時間時間不超過2s。。

4) 主控級對調度系統數據采集和控制的響應時間，能滿足調度系統遠動規約的要求。

6.2 單元控制級的響應能力

1) 數據采集時間

數字量輸入點(di、bcdi)采樣周期小于0.5s。

電量，采樣周期小于0.5s。

非電量，采樣周期小于1s。

事件順序點(soe)分辨率小于5ms。

3)控制響應時間

控制命令回答響應時間小于1s。

接受控制命令到執行控制的響應時間小于1s。

6.3 系統的可靠性:系統的平均故障間隔時間mtbf大于10000h，現地控制單元mtbf大于16000h。

6.4系統的可利用率:整個系統的年可利用率不低于99.95％。

7　系統特點

采用以工業交換機為基礎的光纖以太冗余環網結構，提高可靠性和實時性。

主控級采用100mbps快速以太網構成系統的主通道，plc具有雙電源冗余，可直接連接100mbps以太網，這是 目前 國際上先進的技術方案，比以前流行的plc通過工控機連接以太網的方式，不僅提高了系統的可靠性，還使系統能更快速地進行各種數據的處理，提高了系統的實時性。

大量采用網絡通訊技術。盡量采用同一廠家、同一系列的數字化的主、輔機控制和保護裝置，例如：全站主、輔機plc統一采用modicon-quantum或momentum系列，保護選用merlin gerin-sepam系列，測量單元選用merlin gerin-pm500和micrologic5.0p，這樣避免了各種不同型號、不同系列的plc和測保單元使用各種不同的規約，不需增加規約轉換的硬件和軟件接口，從而提高了通訊的可靠性和實時性，為網絡通訊的順利實施奠定了堅實的基礎。

由于泵站地處多雷地區，系統采取多項措施以提高監控系統防雷擊、抗干擾的能力，例如：電源防雷，ups的ac380v電源進線、室外清污機plc的ac220v電源兩側均設置電源防雷器；網絡防雷，1~7lcu與下層設備之間的modbus plus通訊網絡配置網絡信號防雷器；光電隔離和電氣隔離，plc的輸入模塊采用光電隔離技術，輸出信號通過光電隔離輸出模塊經中間繼電器電氣隔離后再到現場設備；監控系統設置獨立接地網并與站內接地網一點可靠連接；現場裸露設備外殼加屏蔽罩并可靠接地；信號、通訊、控制電纜屏蔽層和設備、機柜外殼均可靠接地。

自動化執行元件是計算機監控系統的基礎，正確選用和合理配置十分重要。泵站采用高精度、高可靠性、抗干擾能力強、維護量少、性能優異的自動化元件，例如采用倍加福nj2-12gm-n、wem-fsu轉速傳感器和變送器；采用妙聲力的超聲波液位計；采用德國e+h的壓力變送器和壓力開關；選用倍加福的高精度、大量程絕對型多圈旋轉編碼器等等；這樣使監控系統各項功能的正確實施有了強有力的保證。

8　結束語

計算機監控是一個系統工程，它需要系統中各個部分如硬件、軟件、網絡結構、自動化執行元件等有機組合，綜合考慮，它要充分利用計算機技術、網絡技術、通訊技術、冗余技術、抗干擾技術等等。太浦河泵站計算機監控系統經過一段時間的試運行，運行情況良好，性能穩定，很好地滿足泵站的運行要求，為今后類似泵站的設計提供很好借鑒。