太浦河泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)

太浦河泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：介紹太浦河泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計原則、運行控制方式、系統(tǒng)的硬件和軟件配置，并闡述系統(tǒng)功能和特點。系統(tǒng)采用全計算機監(jiān)控方式，是一個開放式全分布的信息統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)。其功能完善、控制對象全面、實時性強、可靠性高、人機界面友好，較好地滿足了泵站運行管理智能化、遠程化的需要。關鍵詞：監(jiān)控通訊PLC軟件特點太浦河泵站采用開放式分層分布結構的全計算機監(jiān)控方式，取消或簡化常規(guī)控制手段。系統(tǒng)的配置和設備選型符合計算機技術發(fā)展迅速的特點，充分利用計算機領域的先進技術，并結合泵站自動化程度要求高的特點，使泵站運行管理智能化，并能方便地完成與其他管理信息計算機系統(tǒng)的連接。系統(tǒng)軟硬件均采用模塊化、結構化設計，具有高度的可靠性、安全性、實時性、實用性、靈活性和便于擴充。監(jiān)控系統(tǒng)保證與泵站同步投運。計算機監(jiān)控系統(tǒng)利用世行貸款，國際招標，由中國水利電力物資有限公司中標，由上海東屋電器有限公司生產制造。2泵站運行控制方式泵站設有三個等級的運行控制方式：在操作員工作站設有“吳江供電局”、“水務局”和“中控室”軟選擇開關，供運行人員確定控制方式，缺省選擇為中控室控制。在泵組各現(xiàn)地控制單元，設有“就地/遠方”軟選擇開關，缺省選擇為就地控制。緊急停機等的操作不受控制權設定的制約。3系統(tǒng)的硬件結構和配置3.1網絡系統(tǒng)本系統(tǒng)采用開放式全分布結構，分主控級和現(xiàn)地控制單元級。網絡采用100Mb/s快速交換式以太網光纖環(huán)網結構，采用TCP/IP協(xié)議。主干網采用4臺RS2系列499NOS07100施耐德工業(yè)交換機，每臺交換機有5個端口。根據(jù)設備的布置情況，其中2臺交換機設置在計算機室，主控級的各計算機和變電站LCU通過RJ45端口電纜與其聯(lián)接；2臺交換機設置在現(xiàn)地，1~6號泵組LCU和公用設備LCU通過PLC以太網模塊、RJ45端口電纜直接與其聯(lián)接。選擇一個合理的網絡拓撲結構，對提高網絡通訊的可靠性和實時性非常重要。經過比選，系統(tǒng)采用以工業(yè)交換機為基礎的光纖以太環(huán)網結構，具有以下優(yōu)點：（1）采用對等網工作方式，網上各節(jié)點設備（如PLC站、主控計算機）以對等（平等）方式交換信息，某一節(jié)點設備出故障不會影響其他設備和整個網絡的正常工作。而如果采用以服務器為網絡數(shù)據(jù)中心的主從網工作方式，則網絡上節(jié)點設備均通過服務器數(shù)據(jù)庫交換信息，服務器的工作負荷相對較重，其運行的可靠性和數(shù)據(jù)處理速度直接影響到整個系統(tǒng)的可靠性和通訊速率，一旦服務器發(fā)生故障將會導致整個網絡的癱瘓。因此采用對等網的工作方式，系統(tǒng)的可靠性明顯提高。（2）采用環(huán)網結構，所有網絡節(jié)點設備均掛接在一根首尾相接的環(huán)形線上。它具有故障冗余功能，當環(huán)上某一點出現(xiàn)斷線時，環(huán)網結構500ms內自動轉換為總線結構運行，斷點兩邊的節(jié)點設備仍可通過總線進行通訊，可確保系統(tǒng)實現(xiàn)無擾動運行。而如果采用總線結構，所有網絡節(jié)點設備均掛接在一根總線上。當總線上某一點出現(xiàn)斷線故障時，斷點兩邊的節(jié)點設備之間就無法進行通訊，從而影響系統(tǒng)的正常工作。（3）采用工業(yè)級快速光纖交換機進一步提高了系統(tǒng)的可靠性和實時性。工業(yè)交換機在設計、制造上具有一些不同于商業(yè)交換機的特點：下面是采用工業(yè)交換機的PLC系統(tǒng)網絡的部分技術指標：網絡傳輸速率100Mbps網絡拓撲結構總線型，星型，光纖環(huán)網網絡傳輸介質光纖，雙絞線網絡傳輸距離光纖：3100米，雙絞線：100米網絡通訊協(xié)議以太網TCP/IP下表概括列出工業(yè)交換機與商業(yè)交換機的主要區(qū)別：2.2主控級主控級包括：3.2主控級主控級包括：3.3現(xiàn)地控制單元現(xiàn)地控制單元級包括1~6號泵組現(xiàn)地控制單元（1~6LCU）、公用設備現(xiàn)地控制單元（7LCU）、變電站現(xiàn)地控制單元（8LCU）。每個現(xiàn)地控制單元均以Modicon-quantum系列PLC為控制核心，采用10.4”彩色觸摸屏作為人機界面。PLC為模塊化結構，具有以太網模塊，可直接連接100Mbps以太網，具有雙電源熱冗余，可靠性高。1~6LCU各1面柜，布置在機旁，用于泵組的數(shù)據(jù)采集、處理和開停機控制。泵組LCU通過232/485轉換接口采用Modbus通訊協(xié)議完成與泵組6kV開關柜的微機保護單元、測量單元的通訊。稀油站PLC控制裝置通過ModbusPlus網絡實現(xiàn)與泵組LCU通訊。水泵、電機及齒輪箱的各種自動化元件如壓力變送器、溫度傳感器、電磁閥、示流信號器等經現(xiàn)地端子箱轉接后引入LCU的I/O模塊。設置獨立于PLC，硬布線的緊急停機按鈕、手動開機按鈕、開/關電磁閥按鈕作為備用，以便在緊急情況和調試期手動開機時使用。7LCU共1面柜，布置在現(xiàn)地5LCU旁，用于全站公用設備的監(jiān)控。公用設備LCU通過ModbusPlus網絡實現(xiàn)與技術供水泵PLC、滲漏排水泵PLC、消防供水泵PLC、清污機集中控制PLC、液壓油泵站PLC以及亭子港閘橋PLC的通訊。各系統(tǒng)只將少量的信號以硬接點方式送至公用設備LCU，其它監(jiān)控信號均通過通訊方式實現(xiàn)。少量的信號包括PLC裝置本身故障和電源故障，這樣即使網絡通訊故障，上位機和LCU也能采集到該信號，確?？煽啃浴?LCU共1面柜，布置在變電站繼保室，用于變電站設備的監(jiān)控。變電站LCU通過Modbus網絡實現(xiàn)與Sepam繼保單元、PM500測量單元、多功能電度表、micrologic5.0p低壓400V智能測控單元、220V直流電源裝置的通訊。主變、站變、35kV和6kV母線PT等設備的部分信號通過硬布線接入變電站LCU的I/O模塊，以滿足供電部門的要求和事件順序記錄（SOE）分辨率的需要，便于故障的分析和處理。4系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件配置如下：操作系統(tǒng)軟件Window2000；工業(yè)監(jiān)控軟件：intouch7.11；數(shù)據(jù)庫軟件：insql；系統(tǒng)編程軟件：concept。Intouch采用通信技術的現(xiàn)有標準，并與微軟的未來技術相結合，為應用開發(fā)人員提供了一個更加開放和易用的開發(fā)環(huán)境。Intouch支持所有最新的工具，包括Activex、OPC、Wonderware的SuiteLink以及標準的DDE。Intouch提供多達數(shù)百種的32位I/OSever，使之可以非常方便地與世界上幾乎所有PLC產品（如AB、西門子、Modicon、SguareD、三菱、歐姆龍、GE……等）和絕大多數(shù)DCS系統(tǒng)及智能儀表實現(xiàn)網絡連接和數(shù)據(jù)通訊。Intouch提供方便易用的圖形處理和動態(tài)顯示工具以及豐富的圖形庫。Intouch可以處理最多達60000個標志的I/O信息，對這些信息實施動態(tài)監(jiān)測和控制，從而滿足各種大型自控系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)的需要。2)系統(tǒng)采用施耐德ModiconPLC作為基本控制單元，采用基于Windows界面的調試編程軟件Concept，可提供5種編程手段，既可用梯形圖又可用高級語言編寫應用程序，，并且提供大量功能塊，使編程更加靈活方便。5系統(tǒng)主要功能5.1主控級功能主控級設備在中控室和計算機室。主要功能如下：5.2現(xiàn)地控制單元功能各現(xiàn)地控制單元LCU不因主控級發(fā)生故障而影響LCU各自的監(jiān)控功能，即可接入網絡協(xié)同工作，實現(xiàn)系統(tǒng)指定的功能。當與系統(tǒng)脫離時又可獨立工作，實現(xiàn)LCU的現(xiàn)地監(jiān)控功能。主要功能如下：6系統(tǒng)性能指標6.1主控級的響應能力1)數(shù)據(jù)采集響應時間非電量、電量等模擬量和全部數(shù)字量每1秒鐘一次采集存儲到實時數(shù)據(jù)庫或等效實時存儲區(qū)中。2)人機通信響應時間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(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制的響應時間，能滿足調度系統(tǒng)遠動規(guī)約的要求。6.2單元控制級的響應能力1)數(shù)據(jù)采集時間3)控制響應時間6.3系統(tǒng)的可靠性:系統(tǒng)的平均故障間隔時間MTBF大于10000h，現(xiàn)地控制單元MTBF大于16000h。6.4系統(tǒng)的可利用率:整個系統(tǒng)的年可利用率不低于99