“引大入港”输水工程供水泵站实时监测控制系统的建立

刘长征，赵卫国

(河北省沧州市水利科学研究所，河北沧州061000)

“引大入港”输水工程供水泵站实时监测控制系统的建立

刘长征，赵卫国

(河北省沧州市水利科学研究所，河北沧州061000)

河北省沧州市是严重缺水地区之一，“引大入港”输水工程的建设有效缓解了沧州东部地区的资源严重短缺问题。针对“引大入港“输水工程供水泵站实时监测控制系统的建立，分析监测控制系统的结构组成，阐述了系统通信的配置原理。并结合软件系统结构和操作界面，对软件功能进行了详细的说明。

泵站;监测;控制;自动化;组态软件

1 概述

“引大入港”工程是从沧州市大浪淀水库至黄骅港的输水工程，线路全长105 km，工程总投资16 258万元。工程从大浪淀水库为起点，途经孟村县、沧县、黄骅市、中捷农场、临港化工园区、黄骅港开发区，穿越12个乡镇、58个自然村，向大港油田采油三厂的南北两个水厂、黄骅市水厂、中捷水厂、沧化集团水厂、港城水厂和神华水厂输水。工程包括供水泵站1座、加压泵站3座、输水管道1条、倒虹吸33座、管桥6处、铁路顶管10处等。

“引大入港”输水工程供水泵站监控系统由监控系统计算机、音响报警设备、采样模块、通讯模块、打印机和UPS电源等几部分组成。系统组成结构图如图1所示。

图1 组成结构图

计算机通过RS－232转RS－485通讯模块连接6个采集电机温度的AI08U采集模块和一个I－7017电量采集模块，同时通过PC/PPI电缆连接控制机组运行的S7－226西门子PLC，获取机组运行信息。在屏幕上集中监测各机组的运行状况，也可在PLC处于手动工作模式时，远程操作机组运行。各机组的主要数据如电机定子温度和轴温、工作电压、频率和电流，集水池水位、出水压力以及机组运行和故障状态都被实时记录，并可以用曲线或数据表形式调阅历史数据。当发生报警时，系统能自动播放报警声音。

2 监控系统通讯配置

监控计算机安放在供水泵站的电控室内，1#串口通过三芯通讯电缆到达监控机柜，接入一个RS－232转换成RS－485的通讯模块，RS－485总线再连接共7个远程采样模块。2#串口通过三芯通讯电缆到达PLC控制柜，经过PC/PPI电缆与S7－226 PLC连接，获取机组运行信息。通讯协议均为:9 600 bps，8 bit，1 stop，无校验。

采样设备地址分配如下:

1 AI08U 01H Pt100 1#机组温度2 AI08U 02H Pt100 2#机组温度3 AI08U 03H Pt100 3#机组温度4 AI08U 04H Pt100 4#机组温度5 AI08U 05H Pt100 5#机组温度6 AI08U 06H Pt100 6#机组温度7 I－7017 07H 4－20mA 电流、电压、液位8 S7－226 01H 数据 频率、管压、状态

3 软件系统

3.1 软件介绍

软件系统主界面图如图2所示

图2 软件系统主界面图

上图是根据实际的机组分布绘制的，显示了每个机组的运行状态和一些公共的数据信息，具体的画面显示含义如下:

3.1.1 机组状态

工作电流正常时为深蓝色，超限时红色闪烁。机组运行时，电机上的方快为绿色，停止为红色，故障为红色闪烁。机组左边的文字表示电机处于工频还是变频运行，或停止(无文字)。

3.1.2 管阀状态

泵房进口阀与机泵出口阀之间的管阀颜色与机组运行/停止同步(绿或灰);集水池与泵房进口阀之间的管道在机组运行且泵房进口阀打开时变绿色;机泵出口阀与分水器之间的管道在机组运行且机泵出口阀打开时变绿色;泵房进口阀和机泵出口阀可用鼠标点击切换其开或闭。

3.1.3 公共数据

前池液位数值随集水池水位动态升降，当PLC传递缺水信号时，集水池中的水连续闪烁;电压、频率和管压数据实时刷新，超限报警时红色闪烁;软启动器或变频器故障时，图符上的文字红色闪烁。左下角的运行状态由PLC提供，自动或手动，手动时允许监控系统控制机组启停。

3.1.4 报警提示

画面中右部为报警提示窗口，当有新报警发生时，窗口滚动显示报警信息(红色)，报警恢复时再显示一次(绿色)。报警时，由音响播放报警信息，用Esc键可以消音。箭头符号可用来前后翻阅报警记录。

3.1.5 功能操作

主画面右下部为功能操作区，通过点击上图中的功能按钮，进入二级画面后在进一步操作具体的监控功能和数据查询等。

3.2 实现功能

3.2.1 实时数据

软件系统设计一个数据表(如图3所示)，实时显示所有六台机组的当前数据和状态。罗列了六台机组的主要运行参数，以及电压、频率、液位和管压等公共参数。所有参数在超限时红色闪烁。

图3 实时监控数据状态表

3.2.2 历史曲线

用曲线方式显示各机组电流、定子温度和轴承温度的历史变化过程，同时显示公共参数的历史变化过程。历史数据曲线图如图4所示。

画面中右侧的单选框用来选择显示分类历史曲线，点击白圆点即能切换显示。曲线颜色所代表的含义参见右下方的标注。显示的曲线缺省时间段为当前时间的前24 h，左边的缺省量程标尺为－20～400，前翻和后翻是将时间段前移或后移50%的时间区域，放大和压缩是将时间区域以结束时间扩大或收缩一倍。曲线右边的滑杆条可在－20～400范围内调节参数显示区间，提高参数值的辨别能力。

图4 历史数据曲线图

3.2.3 数据查询

专门用于查询监控系统记录的历史数据。历史数据查询图如图5所示。

图5 历史数据查询图

图6 报警查询图

上图的下拉列表中为事先设计的查询变量组，操作员必须先选择查询变量组，再输入数据显示的时间段和数据显示的时间间隔，最小间隔为一秒。缺省时间段为当前时间前24 h，间隔为60 s。点击手电筒状图符就能显示出您所想要查询的历史数据，可滚动显示。符号(表示前移一个时间段，(表示后移一个时间段。

图7 参数设置界面图

3.2.4 报警记录

专门用于查询监控系统记录的故障报警信息。左侧的红绿点分别表示报警发生和恢复时刻，报警的查询条件有时间段、优先级、变量名、报警组和操作员等，可以多条件组合查询并排序，可分页打印类似显示格式的报表。报警查询图如图6所示。

3.2.5 参数设置

用于采样信息的标定和报警值设置，缺省量程范围取决于信号传感器和采样模块的设定，报警上限或下限根据工艺要求设定。参数设置界面图如图7所示。

3.2.6 机组启停控制

在机组控制系统处于手动工作模式时，在屏幕上控制机组的启停。当屏幕主画面左下角的运行状态显示为“手动”时，将鼠标移到机泵的图符位置，会出现一个操作框(鼠标变为手形()，点击机泵图符，屏幕提示启动(机组处于停止且无故障时)或停止(机组处于正常运行时)机组运行，确认就能通过向S7－226 PLC发送控制信息完成启停机组。

［1］徐世昌.可编程控制器原理、应用、网络.中国科续技术大学出版社.

［2］杨振江.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用.西安电子科技大学出版社.

TU991.62

B

1004－1184(2012)04－0100－03

2012－01－11

刘长征(1978－)，男，河北海兴人，工程师，主要从事水利科研和水利自动化技术工作。