计算机管理技术在泵站运行管理中的应用
王洪飞
徐州市山区节水灌溉示范基地管理处
【摘要】在我国国民经济快速发展,科学技术日新月异的今天,计算机技术也得到飞速的发展，在各领域得到广泛的应用,在这样的背景下,计算机技术自动控制系统也不断完善,操作便捷使其服务质量也不断的提升。本文从计算机自动控制系统在泵站运行管理运用中的系统构成入手,对计算机自动化系统的控制方式展开分析,着重介绍了计算机系统在泵站运行管理中的应用以及需注意的问题。
【关键词】计算机技术 自动控制系统 泵站运行管理应用 系统构成 控制方式 注意问题
随着我国国民经济的快速发展,城市化和工业化的速度不断提升, 推进了社会的不断进步，为满足城市化和工业化的发展需要,构建和谐社会人们对于用水需求，像三峡工程、南水北调等大型水利工程的运行和建设，越来越多的泵站投入运行。但是基于国情我国在运行的泵站中还存在着自动化水平低下,泵站工程的能量消耗和运行费用高，至使不少泵站长期低效运行,能耗与运行费用居高不下。探索泵站经济节能的运行具有重要意义。为了更好地使泵站快速、高效、低耗的运行,将计算机自动化控制系统应用引入泵站运行管理中。
1 计算机自动控制系统的构成
泵站的计算机自动化控制系统由计算机监控系统、视频监控系统组成。
1.1泵站计算机监控系统
泵站计算机监控系统由上位机系统、网络设备、现地控制单元（以PLC为核心）及部分外围自动化元件等组成。PLC通过高速以太网与上位机相连，现地控制单元上设置触摸屏与PLC通信，励磁、保护、温度等设备通过PLC的通信模块接入。上位机设置Web发布功能，局域网用户在远程通过IE可浏览泵站的运行工况。
1.1.1上位机的设备及作用
主机兼操作员站：采集PLC及其他现场设备的数据、进行实时数据的管理、为运行人员提供人机接口。
通信机兼web发布：实现与上级调度的数据通信、提供web发布服务、历史数据存储。
1.2.2网络设备
主要指监控系统的网络交换机。根据网络结构，采用星型网交换机或环网交换机。交换机接口一般采用100/1000兆自适应。
1.1.3现地控制单元
PLC作为现地控制单元的核心，主要完成现场数据的采集、控制逻辑的最终执行等功能。
监控系统中控室
泵站计算机监控系统常见的网络结构
1.2视频监视系统
随着计算机技术的发展，视频监控系统也经历了从纯模拟的系统,视频基带传输; 纯模拟的系统，引入了多媒体控制技术；模拟与数字的结合，硬盘录象技术广泛应用；视频服务器概念的引入，局域网/广域网监控；发展网络摄象机，真正实现数字化监控五个阶段。视频监控系统的流程主要分为控制流程和视频流程两部分。
1.2.1控制流程
控制流程基于TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP、NTP、ARP、BOOTP、CHAP等开放性结构和协议。
1.2.2视频流
视频流程基于同轴电缆、超五类网线、数字微波、光缆等传输方式。
1.3泵站计算机监控系统主要完成如下功能：
1）实时数据的采集与处理。
2）主辅机、闸门、变配电设备的控制与调节。
3）运行监视及故障告警。
4）主机、变配电设备的微机保护。
5）历史数据的存储与查询。
6） 与上级调度部门的数据通信。
2 控制方式
泵站的控制部分为三种方式来具体实现结运行设各的管理:基本控制、就地控制、中央控制。
2.1 基本控制
基本控制是所有设备的最高级别的控制,通过控制箱实现对设备的具体控制。首先把控制界面选为手动控制,使泵站的整个系统处于待机模式文时候整个控制系统就被屏蔽了,失去了对设备的控制能力,所有设备只能通过手动操作来完成,这个时候工作人员可以对设各的主控制箱进行检查和维修。主控制箱控制着大部分的泵站设备运行。所以基本控制的内容完全可以在主控制箱里来完成。
2.2 就地控制
就地控制的优先级高于中央控制,利用PLC的逻控制功能,提供设备的自动控制及关联设备的联动、连锁控制。泉站工程的就地控制操作界面是集中控制室的监控计算机屏幕,PLC能根据监控计算机发出的指令及顶先制定的规则和调节方法自动控制现场设备.
2.3 中央控制
中央控制系统的主要任务就是实现系统的整体调度,同时协调好各个泵站的机组运行管理。系统根据采集到的信息，进行中央控制并对各监控对象进行协调,以保证整个系统处于优化状态，并处理局部的或整个泵站的停机或其他事故。系统根据各泵组及水位的实际情况和预先的设定控制整个工程设备。
3 计算机自动控制系统的性能
首先,开关信号的处理。开关的使用关系到实际管理泵站的运行情况。在按下开关时整个所属的机组是否按开关来运行,这要有一个自动识别的过程。例如,有时候由于外界或者自身的原因不小心按下的开关按钮。操作人员及时的发现了这个问题,并且进行了纠正处理。可是机组还是按照最开始操作来完成机组运行,这时候将会产生重大的操作失误,对以下的各个泵站运行产生了极大的破坏作用,这个损失是不可估量的。所以在按下开关按钮时计算机会根据对按钮按下的时间力度进行自动分析,并且在确定是真的需要打开开关时也会有一个延迟执行的过程。这就对开关的是否执行进行了双保险的操作过程然后,模拟数据量的处理。很多情况下传送来的数据是有一定的误差的,不管是系统内部的数据错误还是水位感应器有东西遮挡而导致的水位测量偏差等。这时候就必须要经过模拟数据的处理过程。如果不去处理就直接的启动了,报警系统会给整个泵站的管理带来混乱,最重要的是当没有达到报警水位就报警导致操作人员打开了泵站的水阀门,那样引起的后果将非常巨大。所以在模拟信号被送到系统管理室是,都要首先送到信号缓冲地带,进行处理,并且有一个延迟操作的过程,来确保对预警装置的操作的正确性。最后,管理计数过程。由于在站运行时要进行严格的监控。操作人员在操作时每一个操作的步骤和对每个设备的操作次数等又要经过计数和汇总。以达到实时监控分析的目的。通过就地控制系统将每一次的计数传送到系统分析站点。然后进行累加或是利用其他数学计算方法来完成计数的整理和分析。最终得到一个管理人员需要的数据值,为接下来的泵站系统管理提供数据支持。
4 计算机自动控制系统对过程展示和操作的应用
4.1 过程的显示应用
过程画面应按照泵站的构筑物的走向进行组态,以方便操作员的操作。系统提供多幅泵站区域画面。系统提供至少50幅详细过程画面。过程画面应分成4个基本区域:①区域显示行:②信息行:③过程显示:④命令行。区域显示能够方便地在平面图上移动,并能显示报警/故障信息信息行提供两行信息,显示过去未确认的故障信息。剩余的报警储存在个循环的缓冲区中。确认的报警存储在确认的报警报表中。命令行用于发出命令。过程画面含有一个静态的背量,和在画面上显示的动态值。每个过程画面上可至少显示40个动态值。
4.2 系统操作的应用
最原始的泵站管理工作就是一个大量运用人力的过程,这是对人员的个浪费。比如说如果发现一个泵站机组出现了小问题需要解决,主控制系统就会向相应站点的人员发出指令要求他们去进行操作并处理好。现在有了计算机自动控制系统,就不需要这么麻烦了,主控制室的人员好、只要通过计算机自动控制系统的页面显示就可以完成。同时可以利用其功能键进行一健操作,来完成这整个步骤,效率高而且很大程度上节约了人力的浪费。还有就是在运行过程中一且出现故障,各个区域相应的报警灯就会闪标。而操作员完全可以通过故障解除指南一步一步的完成故障的排除工作。整个整个故障排除快速准确,节省时间也减少了操作人员在操作过程中出现错误的概率。
5 存在的问题
1）对监控系统的认识程度还不够，计算机监控很大程度上只停留在监视功能的应用，控制功能在现场实际应用中使用的较少。
2）监控系统实现的功能较单一，对现场实际的生产管理的帮助还不够，一些数据统计、分析等高级应用功能比较缺乏。
3）系统涉及的设备种类、品牌、型号较多，不利于后续维护及备件管理；
4）由于系统在网络结构、安全防护等方面的不足及不同厂家系统实施程度上的差异、现场维护能力薄弱等因素，造成系统很难长期稳定运行。
6 泵站运行管理运用中应该应对措施
1）要保证以计算机的实时监控为主,其对于其他的监控设备要有选择的使用。但是也不能因为是计算机的监控就可以放松人为监控。计算机知识被用来更好管理泵站的工具,泵站管理人员也绝不能在思想放松等。
2）根据自动化改造后的实际情况,将自动化系统有关内容和现场设备的具体情况编制成简明易懂的说明。尽量使操作简单化、明显化,便运行值班人员监视操作。在操作系统中设置多层防护程序,特别在合断路器之前,必须先做好合闸前的各项准备工作。否则,上位机将自动闭锁无法进行下一步, 操作。
3）在运行实践中不断改造与自动化系统不相符的设备,不断对自动化系统进行完善,对相应的软硬件进行升级改造,以适应现代科技发展的要求。
7 结语
综上所述,计算机在泵站的自动控制及其它领域都发挥着愈来愈重要的作用,它对提高泵群的科技含量、整体协调运作、经济安全运行等都起到人不能替代的作用,随着计算机及网络技术的迅猛发展,它必将在更多领域发挥更大的作用。
参考文献
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作者简介：王洪飞（1978-），云南寻甸人，本科学历，中级职称（一级建造师、监理工程师），徐州市山区节水灌溉示范基地管理处工程股股长，负责节水基地工程股工作及单位的安全工作，南水北调刘山站工程管理项目部技术员、安全员，2020年2月始水务局安排到市安全督导组第十组到泉山区、市场监督管理局进行安全督导工作。
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