泵站自动监控系统的探讨

泵站自动监控系统的探讨摘要：随着社会经济的快速发展，各种智能化控制技术也不断成熟。

泵站远程控制是否良好，直接影响到生产效率及经济发展。

本文就泵站的远程监控制的系统性能及方案进行探讨。

关键词：泵站自动化；远程监控Abstract: with the rapid development of social economy, all kinds of intelligent control technology is also continues to mature. Pump station remote control are good, directly affects the production efficiency and economic development. This paper remote monitoring system of pump system performance and solutions are discussed.Keywords: pump station automation; Remote monitoring概述全自动化泵站除了控制机组的启动和停机之外，对于进出水管道的工作压力、电动机温升、轴承与填料函的温度、泵站的引入母线与自动控制母线上的电压等，都以作用在事故继电器上的特殊继电器( 传感器、变送器) 进行监视。

一旦工作状况超越规定值，事故继电器动作，使工作机停机，在有备用机组场合，可使备用机组自动投入。

发生事故的机组，只有在消除了故障的原因之后才能再次启动。

全自动化泵站中照例也可以运用半自动化控制、远距离控制和手动控制。

远程监控中心利用组态软件进行数据采集和控制，将整个工艺流程，设备的运行状态、压力、流量、变频器运行频率等，在显示屏上实时形象化地反应泵站工艺流程的模拟动态。

一、系统性能该自动控制系统由光纤通讯线将数据信号连接到远程集控中心，通过计算机显示屏上的流程动画屏幕，进行设备、工艺流程的监视和控制操作，保证操作人员、非技术人员及现场维护人员的管理，省去对工艺设备运行情况的现场巡视，并可对反馈现场运行状态的报告进行快速处理和分析。

监控系统处理故障和报警，诊断反常现象，辅助维护和备份启动呼叫，实时监控。

可在显示屏上对远程现场设备进行控制。

本自动控制系统采用的是泓格通讯转换模块。

泓格模块具有模块化、高密度化、高性能等特点，其处理速度更快，内存空间更大，扩展更方便，具有高速计数、脉冲输出、网络通讯、实时时钟控制。

模块接线端子采用可拔插设计，便于更换和检修。

而且，每个模块的安装均支持堆叠和导轨安装，便于安装。

如果是不想安装在同一个柜子里，也可以安装到设备旁边。

监控软件由国内亚控公司上位机软件组态王来实现。

该软件包设计有报表系统和图库系统、采集和显示历史数据、多媒体的支持、强有力的先进的安全管理系统（权限和安全区）；动态改变图形外观的动画片精灵，图形系统增加了无限色和过渡色，通讯系统中具有在线连接，故障诊断、远程拨号等功能。

二、系统控制方案图系统控制图如图1、图2 所示。

远程控制能否良好运行，数据传输的可靠性、及时性尤显重要，在数据传输上常规分为无线与有线两种。

无线传输主要为GPRS 无线传输方案：该方案利用移动无线通信网络，但建设投资成本最高，运行维护成本高，抗电磁干扰能力最弱，对自动化设备易产生电磁干扰，单点易受雷击。

有线传输数据的形式常规有：①传统RS232/485总线。

该方案建设投资成本较低，但通信可靠性不高、抗电磁干扰能力不强，因管理形式为无人值守，泵站数据需传输到集控中心，随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。

此外雷击损率较高，在遭受雷击时易损坏自动化设备。

②光纤通信方案。

光缆具有通信容量大、传输距离远、可以适应许多复杂的工业现场环境，不受电磁辐射与雷击等任何电气干扰的影响，抗电磁干扰、信号串扰小、传输质量佳等优点。

故根据本工程性质，采用光缆结合光端机的方式完成数据的传输。

图1 自控系统网络结构拓扑图图2系统简图三、计算机监控管理功能（1）监控显示功能监控显示功能包括：①动态监视设备运行状况、图形动态显示、监视运行状态、工艺流程状态；②开关量动态控制显示；③模拟量参数的数字显示和动态图；④控制方式显示；⑤报警显示；⑥系统时钟显示；⑦操作提示显示。

（2）监控画面①流程图。

充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式的图形画面来模拟实际的工业现场和相对应的工控设备实时状态。

流程图上的图形可实时显示相应工控设备的生产过程的动态数值（电网电压、电流、机组轴承温度、出厂水水压、流量、频率等），量数据记录入系统数据库（标准数据库）。

监控画面动态刷新周期少于 1 s，切换时间少于 1 s，满足生产设备自控要求。

②报警显示。

系统过程自动检测或运转设备出现越限故障时，流程图上相应的图例红光闪动，并同步发出报警提示集控中心。

报警信号可以通过键盘解除，闪动的红光继续保持，直至该故障消除后闪动才停止。

报警对象、内容、时间列表记录并按要求记录和打印。

除流程图上有报警显示外，还设有报警统计一览表，以便全面了解设备运行工况和报警的查询。

报警信号记录入系统数据库（标准数据库）。

③趋势图。

实时动态趋势曲线和历史曲线可显示在同一趋势图中，并可在运行画面中根据需要随时增加趋势曲线，系统可自动设置数值比例，方便操作员观察比较。

操作员可以自主地选择历史趋势的起点，并能够展开纵轴，即建立缩放功能。

曲线可显示成柱状图或线图。

具有在线打印功能，操作员可选择任意的历史趋势进行打印操作。

④设定值。

中央控制室主机可以在电脑上直接设定所需的工艺值，并使水泵在设定值范围内运行。

用现场控制箱按钮手动启动和停止前，将设备控制柜处于“手动操作”发出手动信号，这时自动信号将停止，模块将被屏蔽。

数据处理和存储可作生产调度、预报参考究之用。

⑤生产报表。

报表可按需要设定日、月、季度或年形式，便于运营管理分析之用。

班报表可以根据企业管理形式，灵活设定报表形成时间。

生产报表量数据自动录入系统数据库（标准数据库），可供历史查询。

⑥图表和曲线。

过程变化曲线、参数时序曲线、计量累计曲线、处理水量、各个时间段用水变化过程曲线、事故报警总表等，应分为日、月时段，并是衔接的，以月为单位存入磁盘。

（3）安全功能安全策略包括基于用户的安全系统和系统安性应用程序。

基于用户的安全系统可保护重要的程序、操作显示画面和配方、数据库模块。

系统安全性应用程序包括安全配置和登录两种程序，在安全配置程序中可以设置节点的安全性为允许/不允许，可创建用户和组的账号、分配用户使用程序和程序功能的权限，各用户或组可分配用户名和密码、分配安全区名等。

在登录后，操作人员才能访问权限允许范围内的内容。

一旦操作员提供了正确的密码，他可以修改他的密码，而他的权限不能发生变化。

一般操作员（一级用户）：只能查看指定的信息，不能进行任何的输入/输出操作。

高级操作员（二级用户）：具有一级功能，同时可以进行键盘数据输入、打印输出、报警确认和清除，修改一般设定值。

系统管理员（三级用户）：具有二级功能，同时可进行程序和参数的调整、模拟画面产生和建立动态数据显示连接、数据库配置、报表格式定义即编辑、各种文件检索归档、密级设定和口令赋值、系统管理和优化。

根据操作人员登录及操作过程中输入的姓名、口令，系统可自动记录所有登入登出，进而可以记录每一步操作的操作人员姓名、操作时间、操作内容及操作人员性质，以便随时检查。

四、安防系统无人值守泵站，除远程设备运行监控系统外，还具有防火、防盗、门禁及远程视频监控等的安防系统。

（1）周界防范报警系统周界防范报警系统通过在泵站的四周围墙上安置主动红外对射探测器，对周界分段警戒，防范闲杂人员翻越围墙进入泵站，当围墙上有人翻越时，泵站报警主机上会出现声光报警，同时报警信号自动传输到泵站管理所，并自动记录报警时间与保存报警信息。

（2）防火、防盗和门禁系统在泵站的室内安装了红外探测器和烟感探测，用于防止他人未经许可进入房间实施破坏和防止泵站内发生火灾等。

门禁系统选用非接触式感应卡系统，整个泵站共设 3 个门禁控制点，分别安装于大门入口处、泵房入口处和高低压配电间入口处。

该门禁系统采用密码兼感应读写确认的双重安防系统，并设有在火警状态时紧急开启大门的紧急按钮。

（3）远程视频图像监控系统远程视频图像监控系统是利用布设在整个泵站生产区域、通道的 5 台前端摄像机，将实时图像传送到泵站管理所，管理人员远程对整个泵站进行实时监控和记录，使管理人员充分了解泵站的实时动态。

该系统与泵站室内防盗报警、周界报警、出入口控制等系统联动，采用多媒体技术，完成监视、报警、设防和监视图像的存储和检索，如图3 所示。

图3远程视频图像监控图示五、无人值守运行模式的要求（1）完善的保护系统和可靠的电源就近引进电力公司变电站的10kV 电源，并同其他线路10kV用电户构成环网运行，提高供电可靠性，自控系统电源与照明、动力电源分开，独立布置电源线缆。

通常雷电对设备造成危害的形式有两种：直击雷和感应雷。

由于自控系统中的设备大部分都是高度集成化的CMOS 电路和CPU 单元等微电子组成，冲击电压或浪涌电压会导致这些设备严重损坏或误动作，所以必须采取系统的、综合的防雷措施。

本方案仅考虑从配电系统防雷、自控系统线路防雷、视频监控系统3 个方面论述，不含建筑防雷。

配电系统防雷系统如图4 所示。

图4配电系统防雷系统图示电源防雷采取三级防雷保护方案，第一级防雷设置在变压器二次侧，主要泄放外线等产生的过电压。

第二级防雷在控制站PLC专用隔离变压器前，主要泄放第一级残余浪涌、配电线路上的感应过电压及其他用电设备的操作过电压。

隔离变压器除能有效地抑制各种电磁干扰外，对雷电波同样有效。

末级防雷设置在PLC专用电源模块前，靠近被保护设备，主要泄放前面的残压，完全可达到箝位输出，其残压低，响应时间快。

固定摄像机及云台摄像机采用二合一浪涌保护器，信号浪涌保护器采用串联安装，电源浪涌保护器采用并联安装，浪涌保护器安装在室外时应考虑防水措施。

出厂水压力传感器、电磁流量计因安装于户外市政供水总管上，在压力、流量传感器与AI 输入端子间，信号电缆两侧加装信号浪涌保护器。

光纤数据传输可不考虑防雷措施。

自控系统独立设置接地网，不与其他接地网共用，两者之间的距离不得少于3 m。

在有信号电缆线连接的设备之间的地线连成接地网络，接地电阻少于1 Ω。

（2）泵站内宜有火灾自动监测报警系统在杜绝鼠患、小动物侵入等的前提下，保证生产车间良好的通风环境。

配电间和变频控制装置边配置火灾自动监测报警，根据实际需要装设自动灭火系统。