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1、水利工程泵站计算机监控系统设计要点,2009.11.18,上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍,近年来，我院先后在上海和江苏等地区承接了二十多个泵站工程设计项目，包括上海太浦河泵站（6台泵，每台流量为50m3/s，设计总流量为300m3/s，配套电机1600kW）、上海清草沙水库引水泵站（6台立式同步电动机，每台额定功率为3150kW、设计总流量为200m3/s）和南水北调东线工程泗阳泵站（6台电压等级为10kV的3150kW同步电动机，总流量为198m3/s），江苏连云港市临洪东泵站（装机12台，总功率24000 kW，单机流量30m3/s，）,上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍,苏州市城
2、市中心区防洪工程十一座控制建筑物中八个枢纽，即：青龙桥、东风新、元和塘、澹台湖、外塘河、胥江、上塘河、娄江水利枢纽；以及无锡市仙蠡桥、江尖、利民桥、北兴塘等水利枢纽；常州市横塘河北枢纽;镇江市引航道水利枢纽工程.,上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍,太浦河泵站工程位于江苏省吴江市境内的太浦闸南侧，距东太湖2km，与已建太浦河节制闸并列布置。工程于2000年12月28日开工建设。工程由抽水泵站、拦污栅闸、公路桥、上下游进出水渠、变电站等组成。太浦河泵站共装6台泵，每台泵流量为50m3/s，设计总流量为300m3/s，配套1600kW电机6台。在2004年实现了在泵站现地和上海市区远方自动开停机
3、。,太浦河泵站工程,上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍,太浦河泵站：2005年水利部优质工程奖。2005年上海市优秀工程勘察设计奖一等奖2006年国家优质工程奖银质奖2006年中国电力优质工程奖2006年第六届詹天佑土木工程奖大奖，,泵站计算机监控系统设计要点,在上海院，本人先后参加并主持了以上这些项目的电气设计工作，目前这些项目绝大部分均已经顺利投入运行。下面我想就本人参加这些泵站设计工作的一些体会和总结，向各位领导和同行进行汇报，若有不当之处，敬请原谅。,一、水利工程泵站计算机监控系统控制对象,水利工程泵站计算机监控对象主要包括：主水泵、变速箱及主水泵出水口闸门启闭设备同步电动机及励磁设
4、备、异步电动机、软起动器或者变频器技术供水泵（冷却供水泵、循环供水泵）节制闸及船闸闸门启闭设备、船闸通航信号设备包括LED显示屏消防供水泵、渗漏排水泵、检修排水泵、部分泵站还有冲淤泵清污设备（清污机、皮带输送机）,一、水利工程泵站计算机监控系统控制对象,7、35KV及10KV电源进线保护及测控设备8、高压开关柜及保护设备、主变压器、站用变、电容器补 偿设备、0.4kV开关柜等9、备用柴油发电机10、蓄电池及直流系统设备11、UPS电源设备12、工业电视及视频监视系统,二、监控系统的设计原则,2.1 网络结构计算机监控系统均采用分层分布式结构，由调度中心远方控制级、控制室主控级和现地控制单元组成
5、。主控级设备和现地控制单元通过光纤以太网连接在一起，既实现了设备集中管理、分散控制的功能，又避免了集中控制系统危险度集中、不易扩展和控制电缆用量大等缺点，可以实现信息、控制、管理上的集中，功能及控制风险上的分散。,2.1 网络结构,除一些规模比较小，设备布置相对比较集中泵站推荐采用总线网外，一般泵站计算机监控系统网络结构我们均选用冗余光纤以太环网结构，枢纽内监控主机、通信计算机、数据库服务器等上位机设备以及各现地控制单元PLC均挂在以太网上，PLC通过现场总线同直流系统、高低压柜内保护装置、软启动器及现场各种智能电力仪表、自动化设备进行数据通信。,2.1 网络结构,监控系统网络采用了光纤以太冗
6、余环网结构，可实现故障冗余功能，当网络某一点出现故障时，环网结构50500ms内自动转换为总线结构运行，可确保系统实现无扰动运行。实践证明，使用效果非常好。,无锡利民桥计算机监控系统结构图,上海清草沙水库引水泵站计算机监控系统结构图,三、监控系统主控级配置,泵站设集中控制室，在控制室布置监控系统主控级设备。主控级设备包括操作员工作站、数据库服务器、通信计算机、视频服务器、工业以太网交换机、打印机及UPS电源、部分泵站设有大屏幕投影仪等设备。,三、监控系统主控级配置,一般我们在控制室设置2台监控主机和一台通信计算机，2台监控主计算机，1主1从，形成冗余热备。对一些规模较小泵站，也有只采用一台监控
7、主机和一台通信计算机。有些泵站，由于要求在副厂房控制室及管理楼控制室均能对枢纽主要设备进行远程控制，因此在上述两处都配置了监控计算机，但管理楼监控计算机控制优先级高于副厂房监控计算机。,四、监控系统主控级功能,监控系统主控级功能包括：与上级部门联网（通过通信计算机实现）、数据采集与处理、实时控制和调节、优化经济运行、数据通信、时钟同步、历史数据库与运行管理功能、系统自诊断与自恢复、人机联系、培训仿真、系统维护及软件开发等,上海勘测设计研究院近年来设计一些泵站设备配置,上海勘测设计研究院近年来设计一些泵站设备配置,I/O点 统计,上述6个城市防洪水利枢纽工程各个PLC控制柜总的I/O点汇总表，包
8、括开关量输入、开关量输出、温度采集模块，但没有包括各个智能自动装置通过通信口数据总线向监控系统发送的状态信息等信息量,五、UPS电源设备选择,水利工程泵站我们一般配置一套220V阀控式免维护直流电源系统，容量不小于80AH。用于控制、保护、信号和UPS电源，这时UPS不自带蓄电池。如果需要进行远方操作控制，建议在泵站进水口和出水口配置带云台控制和夜视功能的摄像机。在闸门启闭机旁，配固定式一体化摄像机，对启闭机操作进行远方监视。,无锡北兴塘泵站集中控制室,六、集中监控系统的上位机配置遵循以下原则,按“无人值班”（少人值守）的原则设计；采用全计算机监控和应急的手动控制相结合（在控制室和现地均应设置
9、紧急停机按钮）；控制优先权顺序为现地级、主控级、远方控制中心。系统应高度可靠，可以将局部故障对整个系统正常运行的影响降低到最低限度；采用分层分布式开放系统结构，便于系统软、硬件的扩充。系统应该采取有效的防雷措施。,七、集中监控系统的上位机软件,在计算机监控系统中，软件是系统的灵魂，为构建一个高效的计算机监控系统，必须选择合适的软件。软件主要包括操作系统软件、数据库软件、通信软件和控制应用软件等。目前常用于监控系统的操作系统主要有Unix和Windows两种类型。Unix是一种多人多任务的作业系统，它的好处是，一台电脑可以同时服务许多使用者，而每一个使用者也可在同一时间执行多个工作。,七、集中监
10、控系统的上位机软件,一般来言，一部主机的CPU大部分的时间都是在等候使用者的所下达的指令而已，真正在工作的时间其实不多；所以使用者只要使用终端机联机到一部Unix主机，该部主机即可让所有的使用者共享资源，而不需再在每个、划算的做法。一般使用Unix作业系统主要是在大型水电站、政府机构、学校或是研究机构等。Unix系统虽然具有强大的网络功能，病毒少，系统稳定，速度快，但并不是最好用的系统。一则Unix系统安装麻烦、操作复杂，二则熟悉Unix的人也不是很多。对于只有一般计算机水平的操作员来说很难入门。在水利工程项目当中，由于监控系统相对而言不是很复杂，所以Unix应用较少。,七、集中监控系统的上位
11、机软件,目前为大家所熟悉的操作系统是Microsoft公司Windows家族操作系统。Windows操作系统中文界面友好，帮助功能很强，软件开发很多，很容易普及，的确是一个很好用的系统。Windows操作系统，安装容易，维护、管理、开发都很方便，但也有一些缺点，如系统稳定性和网络功能都比Unix要稍逊一筹，而且基于Windows平台的病毒很多。从水利工程的实际情况出发，Windows操作系统是一款比较适合的操作系统。Windows家族成员众多，主要有Windows 2000、Windows 2003、Windows XP、Windows Vista等等，对于我们监控系统来说主要还是稳定、可靠。
12、Windows 2000是水利工程常用的操作系统，该版本的操作系统以稳定和实时著称。,七、集中监控系统的上位机软件,但随着时间的流逝，Microsoft公司不断推出新产品，目前对Windows 2000已经不再提供技术支持。Windows2003/XP/Vista是我们的新选择，由于还有很多厂商未提供Vista的技术支持，故目前在水利工程中可选择Windows Server 2003作为操作系统。Windows Server 2003 作为微软有史以来最强大的操作系统平台，于2003年5月23日在中国正式发布。Windows Server 2003是一个全面的、完整的和可靠的服务器操作系统，他
13、减少了成本，增加了计算操作的效率，帮助IT人员事半功倍。,七、集中监控系统的上位机软件,Windows Server 2003拥有更高的执行效率。不少系统集成上和IDC技术人员都表示:Windows Server 2003比Windows 2000 advanced Server拥有更高的执行效率，通过测试，发现：两台主要配件相同的服务器，一台装WIN 2000高级服务器，一台装WIN 2003服务器企业版，结果采用同样方式测试出来的各项成绩均出现或多或少的差异，某些测试中的差距甚至达到接近20%的水平，而如果要从硬件设施方面去提高系统20%的性能，其开销是非常之大的。,七、集中监控系统的上位
14、机软件,通过对比多项测试的成绩，大致得出以下结论：在比较简单的应用中，Windows Server 2003和Windows 2000 advanced Server差距不大，不过，对一些复杂的应用，Server 2003的效率会高出一些，特别是在WEB应用中优势更加明显，平均算下来，大概会有5%8%的差距。,七、集中监控系统的上位机软件,控制应用软件是一个综合性软件，商业化程度也很高，目前主流产品主要包括：Wonderware公司的InTouch、研华公司的WebAccess、ARC informatique公司的PcVue、施耐德的Vijeo Citect和GE Fanuc 公司的iFIX
15、，这几家产品虽各有特点，但均属于专业功能软件的范畴。,七、集中监控系统的上位机软件,七、集中监控系统的上位机软件,七、集中监控系统的上位机软件,随着国内系统集成商以市场需求为导向的不断发展和研发能力的大大提高，已经可以初步实现在统一网络构架、统一硬件平台上进行统一数据库管理、专业功能与综合功能相协调的真正的“集控及信息管理系统”的软件方案；该软件下设各功能入口：如设备控制，图像监视，水情测报、安全监测、文档管理与共享，行政管理等，该软件还有诸如信息地图检索、关键词检索工具，权限管理工具等，可使本系统不同的客户根据自己的需求和权限享受不同的服务，只要鼠标点击其功能入口，即可进入各自想查看的内容；
16、还可以一个基于web页面的网站的形式开发，允许经广域网被客户访问。,七、集中监控系统的上位机软件,在苏州城市防洪工程中，监控系统的软件平台我们实现了统一，均采用WEB ACCESS组态软件。该软件是完全基于浏览器的组态软件，它对所有工程的建立、设置、绘图及节点管理（下载、启动和重新起动远程接点）都可以在标准的浏览器中完成。通过使用标准的IE浏览器,用户可以通过因特网在任何地方用软件的客户端对枢纽中的设备进行监视和控制,并且还能在IE浏览器中完成整个工程的建立与运行,具有传输算法强、网络实时性高、网络控制安全的特点。该软件在512K的INTERNET上可以实现现场实时数据2秒内刷新，画面切换5秒
17、内刷新，是同类软件中远程实时性最强的。,七、集中监控系统的上位机软件,该组态软件支持视频系统与监控系统页面的集成，可将视频主机的现场实时画面通过以太网集成于监控系统的监控界面中，让操作人员在实施操作的同时，可以看到现场的真实反应动作，并且可以在监控系统中实现视频系统的云台控制、变焦等远程操作指令。网络管理层无限扩展（即客户端免费无限）：WebAccess开放了网络管理层的扩展空间，使工程中管理层的管理人员同时监控数无限扩展，并且软件部分没有任何费用及授权的限制。工程可以根据未来网络的需要随时增加网络管理层的监控数量，为工程的未来的增值需求提供广阔空间。,八、现地控制单元配置方案,现地控制单元通
18、常指现地控制LCU（Local Control Unit），是控制泵站运行的优先权最高一级自动控制单元，一般要求即使在主控级或者上位机和网络出现故障时，它也能保证泵闸正常运行和程序控制的各种运行操作。,八、现地控制单元配置方案,现地LCU（Local Control Unit）配置恰当合理，提供必要的软硬件设备条件是实现集中控制的基础。现地LCU（按照监控对象及地理位置进行划分，对于我们水利泵站工程一般有泵组LCU、公用LCU、闸门LCU等，现地LCU要求能不依赖于计算机监控系统上位机独立完成监控工作。,八、现地控制单元配置方案,根据水泵流量和装机功率，泵站的规模一般分为大（1）型、大（2）型
19、、中型、小（1）型、小（2）型，泵站内计算机监控系统的配置根据泵站规模大小进行配置。泵站LCU配置有多种不同的方式，我们可以简单的归纳为三种类型。,八、现地控制单元配置方案,第一种类型泵站全站配置一套LCU，监控泵站内的所有设备，包括主机和辅机等设备，各受控设备通过硬接点、模拟量和现场总线等方式与LCU连接，实现泵站集中监控。LCU由单台PLC组成，PLC的所有I/O模块集中组屏。这种类型常用于小型泵站的计算机监控。,八、现地控制单元配置方案,第二种类型是泵站内全站配置一套LCU，LCU由一套PLC组成，但PLC是由PLC主站+多个远程I/O从站（远程RTU）组成，主站和从站之间通过现场总线进
20、行通信。各远程I/O控制站分布在现场受控设备，通过硬接点和模拟量采集现场信号，并发出控制指令，实现计算机集中监控。这用类型的监控方式，PLC主站一般布置在中控室或继保室，各远程I/O布置在泵房或辅机现地，减少了控制电缆的连接，比第一种类型的控制模式有所改进。这种类型常用于中小型泵站计算机监控。,八、现地控制单元配置方案,第三种类型是按照分层分布进行设计，全站以泵组为安装单位进行划分，每一台泵组配置一套LCU，多台泵组配置多套LCU，各LCU由相互独立的PLC组成，各LCU之间通过以太网进行通信，实现泵站的全厂集控，另外还可根据用途的不同配置公用LCU，辅机LCU等，这种控制模式下，各LCU相互
21、独立，安装单位划分清楚，各泵组检修方便，不互相干扰，是一种比较理想的控制模式，但由于配置比较复杂，因此投资较大，适用于大中型泵站。,八、现地控制单元配置方案,现地PLC控制柜是控制设备运行的优先权最高一级自动控制单元，即使在主控级或者网络出现故障时，只要PLC本身不出现故障，它也能保证被控制设备正常运行和程序控制的各种运行操作。在现地PLC控制柜上，均配有触摸屏，以便万一在主控级或者网络出现故障时，在现地可以方便进行控制操作。,八、现地控制单元配置方案,现地控制单元设手动/自动切换开关，可进行手动操作（为了简化控制回路接线和提高可靠性，主泵现地控制单元没有设置独立于PLC外的手动控制回路，手动
22、操作最终也是通过PLC输出进行控制，辅机及闸门的现地控制单元则分别设置独立于PLC外的控制回路，可在PLC退出运行时进行现地手动控制）。,八、现地控制单元,地控制单元主要功能包括：对水泵、船闸、套闸、节制闸的自动控制，实现在现地的开、关、停及其他的智能化操作，与上位机通信，接收开/停机等命令；巡测控制对象电流、电压、有功、无功、功率因数、温度及各设备位置状态；向上位机发送实时运行信息；数据采集、处理和系统自诊断；人工键入指令，实施自动开停机等操作；显示控制对象运行状态各类参数；运行状态识别，故障多重保护等。,八、现地控制单元,泵站内设置的安防及视频监视系统在此也视为现地控制单元的范围，即在各闸
23、门内外河侧安装视频监视摄像机，用于监视闸门的动作情况、河道水位及该闸站的周围情况。装设视频监视系统，可使运行值班人员在控制室随时获得设备运行的实时图象，并可对现场图象存档与再现，对远方控制命令进行验证，可以确保远方控制操作安全。该系统一般与计算机监控系统共用同一网络，可实现对现场设备以及数据、图象等综合信息的全方位监控，对保障设备安全运行，加快事故、故障处理，方便设备调试、维护、检修工作，减轻值班人员劳动强度。,八、现地控制单元,现地控制单元以可编程序控制器PLC为控制核心，采用分布式结构布置在设备现场。由于工业用PLC高度的可靠性和对环境的适应性，各个PLC控制柜就近布置在被控制设备现地，通
24、过光纤以太网相互连接。PLC控制柜就近布置在现场，可以大大节省控制电缆。每一个现地PLC控制柜都具有自己特定的功能,通过网络连接，实现了控制功能就地分布。由于采用分布式结构，任何一个PLC控制设备故障都只影响局部功能。,八、现地控制单元,苏州城市防洪工程，由于景观要求，初步设计时，结构设计的泵房面积都很小，或者说一开始土建在规划设计时，并没有给泵组现地PLC控制柜预留安装位置，在后期设计的工程，比如外塘河、胥江、澹台湖，通过优化布置，均实现了泵组PLC控制柜现地布置。无锡市我们设计的4个泵站，泵组PLC控制柜均布置在现地机旁。如果布置位置合适，基本上不会出现由于现地PLC控制柜设备布置机旁现地
25、而增大泵房面积。,无锡市北兴塘水利枢纽泵房,无锡市北兴塘水利枢纽泵房机旁屏,无锡市江尖水利枢纽泵房现地PLC控制柜,九、泵组PLC控制柜布置,泵组PLC控制柜负责主泵、电动机及电动机开关柜的监视控制。除青龙桥和东风新外，均布置于泵组机旁，可方便地在现地对主泵及电动机进行操作。泵组PLC通过通讯接口与智能测量仪表通信。原则上参与开停机流程控制的信息量（比如进水口和出水口闸门开关量、模拟量）以及控制命令尽量通过泵组PLC进行，避免通过网络从其他PLC采集信号和发控制命令，以保证流程运行的迅速可靠。,九、泵组PLC控制柜布置,对泵组现地PLC控制柜设计，我们倾向于一对一或者一对二控制。即一台（或者二
26、台）水泵电动机及其进出口闸门控制配置一面PLC控制柜。具体来讲就是：对10KV同步电动机泵组，一般是一台泵组配置一面PLC控制柜；对10KV异步电动机泵组，一般采用二台泵组合用一套PLC控制柜。对380伏低压电动机泵组我们一般全站共用一组PLC.,九、泵组PLC控制柜布置,以往通常习惯做法是整个泵站全部泵组合用一套PLC控制柜，当然其控制柜中PLC档次选择比较高，甚至是采用冗余热备型PLC。相对来讲，现在我们设计强调分散控制，但每个控制柜中选用的PLC档次可以适当降低，这样每个PLC出现故障将只影响到一台泵组或者二台泵组，各个单元功能划分明确，可靠性更高，不会出现一旦PLC故障造成整个泵站都停
27、止运行严重事故，这对城市防洪工程来讲，尤其重要。因为关键时刻一旦出现这种情况，将会造成严重后果。,九、泵组PLC控制柜布置,另外，我们这种设计，也更符合分层分布式现代计算机监控系统设计理念，也更加节省控制电缆。另外，在泵组现地控制柜我们同时还设有当泵组PLC故障时的硬接线冗余紧急停机回路，在控制柜和中控室都设有紧急停机按钮，通过硬接线冗余回路紧急停机。,元和塘泵站泵组现地控制箱,十、公用PLC控制柜,公用PLC控制柜均布置于电气设备室，主要负责除主水泵电动机开关柜外的10kV及400V开关柜、清污机、检修排水泵、渗漏排水泵等公用设备的监控。在我们后期设计的泵站，在清污机、检修排水泵、渗漏排水泵
28、设有小型辅机PLC，由辅机PLC对这些设备进行控制，,十、公用PLC控制柜,公用PLC控制柜我们一般设置触摸屏，可通过触摸屏完成10KV或者6KV开关柜断路器的远方分合闸、渗漏排水泵的远方起停以及清污机的远方开停操作，并同时监视上述设备的运行状态。公用PLC还通过通信接口实现与直流系统、智能测量仪表、UPS的通信。,十、公用PLC控制柜,所有现地PLC控制柜，我们只在渗漏排水泵现地控制箱设置有完全独立于PLC的冗余控制回路接线，以防止在公用PLC由于各种原因退出运行或者故障时，仍然能够保证水利枢纽排水系统正常工作。为此，在渗漏集水井，除配置超声波水位计外，另外还配有浮球水位计，实现渗漏排水冗余
29、控制。,十一、闸门PLC控制柜,闸门PLC控制柜负责闸门启闭和开度控制。闸门启闭机分为液压式和卷扬机两种，液压式启闭机PLC控制柜我们一般布置在液压泵房，另在闸门现地设置小型闸门现地控制箱控制闸门开启（其控制并入泵组PLC控制柜）。液压控制系统一般采用两面柜子：一面动力柜，一面PLC控制柜。卷扬式启闭机控制箱一般就布置在起闭机现地。一般优先采用成套厂生产的标准定型产品，尽量少用非标准设计。,十一、闸门PLC控制柜,液压式启闭机PLC控制柜由于液压系统各个生产厂控制工艺流程不同，在闸门PLC控制柜供货问题上，一般有两种做法：一是由启闭机制造厂自己配套提供，另外就是由计算机监控系统集成商提供。,十
30、一、闸门PLC控制柜,从目前实际效果来看，我们设计更倾向于由计算机监控系统集成商统一供货。主要原因如下：如果PLC控制柜是由启闭机制造厂负责提供，虽然制造厂对自己液压系统控制工艺流程熟悉，但对PLC电气设计不熟悉，一般也是外委其他其他单位承担，费用比较高，实际上并不节省投资，也给设计配合带来不便。另外也有可能在控制PLC选型上与泵站其他部分PLC选型不一致（虽然可以在标书中要求他们一致），给整个监控系统通信配合和后期维护带来不便，需要增加备品备件种类和数量。,十一、闸门PLC控制柜,卷扬启闭机一般采用直接起动，主要是由于闸门属于重载型起重设备，闸门启闭机电动机多选用YZ系列起重电机，其功率一般
31、不超过30kW，多见为22kW，直接起动，可保证启动力矩，启动压降不小于8590（根据水电站机电设计手册 电气一次 第十一章 第三节 相关内容 P475），据此而选择的变压器容量会比较大，但由于启闭机为短时负荷，往往要求将变压器容量缩小，要求降低启动电流倍数，故推荐使用变频器起动，保证起动力矩。,十一、闸门PLC控制柜,增加变频器后，闸门LCU通过控制启闭机用电的频率来起动电动机，起动时，频率较低，慢慢提高频率，达到起动力矩后，打开制动器，继续提高输出频率，提升闸门，到全开位置，停机时也通过变频停机，变频器配置制动电阻，吸收势能。变频器带通信接口，通过现场总线与PLC通信。值得注意的是，制动器
32、需要单独配置电气回路，便于与变频器配合。,十二、闸门开度仪,开度仪在闸门的控制中担任着重要的角色。其主要功能在对闸门的启闭过程进行完整性监视，保证闸门的安全运行。目前常用的闸门开度仪主要有通过钢丝绳闸门开度仪和静磁栅闸门开度仪。钢丝绳闸门开度仪，主要由旋转编码器、拉绳机沟和显示表头组成。编码器是以数字化信息将角度、长度的信息以编码的方式输出的传感器，编码器分为两种：增量型和绝对型，我们常用的绝对型编码器。这种开度仪是目前使用最普遍的闸门开度仪之一，可分为内置式和外置式。,十二、闸门开度仪,我们常用的是外置式，其优点，体积小，安装相对简便；缺点，机械强度不高。内置式主要用于液压系统，其优点，美观
33、，将机械强度不高的钢丝绳装置内置于油缸中避免外界影响；缺点，油缸制造工艺复杂，成本高，维护不便。,十二、闸门开度仪,上海精浦机电有限公司代理产品德国海德汉绝对值多圈编码器是一款常用的产品，具有高精度，大量程测量，反应快，数字化输出，体积小，重量轻，机构紧凑，安装方便，维修简单，工作可靠等特点。闸门开度仪表头与编码器的连接只需要一根SSI电缆，开度仪通过SSI电缆对编码器进行供电，并采集其数据（SSI格雷码）。,十二、闸门开度仪,这种开度仪适用范围非常广泛，工程中常见的闸门均适用，如卷扬或液压启闭的直升门、升卧门、卧倒门等。在闸门需要纠偏的场所亦可使用。其显示表头可配精浦公司的GP1312系列显
34、示控制仪表,GP1312RL/XH是一款不错的产品。近期精浦公司与美国捷安浦公司合作推出的CANopen总线输出绝对值编码器与总线型定位功能控制器PFC也是一个新的选择。,十二、闸门开度仪,静磁栅闸门开度仪核心部件是静磁栅长行程位移传感器，它由磁栅尺和探测杆两部分构成。磁栅尺内置进口磁敏线性阵列和“磁源成像”计算机解析系统，仿游标卡尺差分刻度测微原理工作。探测杆结合一组多支点滚轮盒牢固地安装在油缸上，通过探测杆前端的万向连接器与油缸前部相连。油缸伸缩移动时，带动探测杆在滚轮盒约束的通道上前后运动，在磁栅尺中感应出精密绝对位移测量值。这种类型的闸门开度仪主要用于液压系统，其主要特点是机械强度和适
35、应恶劣环境的能力，比起其它位移检测技术，具有特别显著的优势，并且整套传感器可以直接长期置于水下工作。,十三、清污机现地控制箱,清污机现地控制箱布置在现场清污机旁，一般由公用PLC的进行监控（部分工程有的清污机厂家控制箱自带PLC）。有自动/手动控制开关，可以自动/手动控制，自动控制由公用PLC根据拦污栅两侧水压差或定时或者根据水泵启动情况自动启停清污机；手动控制由操作人员在现地手动控制。,十四、PLC设备比选,水利工程现地控制单元一般采用以可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）为基础的系统架构，现地控制单元以PLC为控制核心，实现数据采集和控制输出
36、。可编程控制器PLC按工业环境使用标准设计，可靠性高，抗振等性能好，接插性能好，整机可靠性高。主要由电源模块、CPU模块、开入模块、开出模块、模入模块、模出模块、温度量输入模块、特殊功能模块、PLC背板和接插件等设备组成。,十四、PLC设备比选,可编程序控制器PLC产品众多，不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重，因此PLC的选型成为监控系统的一个重要内容，选型的适当与否关系到整个监控系统的结构是否合理、特殊功能的实现以及经济可靠。,十四、PLC设备比选,PLC的选择首先应考虑其可靠性，从品牌着手进行选择，然后在再从PLC的机型、C
37、PU指标、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面进行综合考虑。目前，PLC的国外品牌很多，常见的品牌主要有罗克韦尔自动化（A-B）、施耐德、GE、西门子、ABB等厂商，国内只有南京南瑞自控一家。从技术性能指标来看这些品牌都各有千秋，但差别不大。,十四、PLC设备比选,从水利行业出发，常用的品牌主要有罗克韦尔自动化（A-B）、施耐德、GE这参加公司的产品，下表为几种常用PLC性能比较表。本表只列出水利工程中一些常用的PLC型号，一些其他产品如A-B公司的PLC-5和GE Fanuc公司的新产品PAC系列，VersaMax以及一些小型PLC都没有列出。此表仅供参考，宜根据实用
38、要求进行选择。,十四、PLC设备比选,十四、PLC设备比选,十四、PLC设备比选,十四、PLC设备比选,十五、软件和硬件选型原则,统一设计品牌（硬件和软件统一）：目前计算机监控系统可供选择的硬件和软件品牌很多，有国外进口品牌、也有国产品牌；作为用户，对于一个流域或者泵站群改造，为了便于管理、减少备品备件数量，希望硬件使用品牌统一，即尽量采用某一公司产品。如果考虑价格因素，实施起来可能有一定困难。我们建议，首先统一软件平台和操作界面，硬件可以逐步缩小范围，选择23家公司进行比较。,十五、软件和硬件选型原则,统一硬件品牌：有时候设计为了考虑兼容和售后服务方便，在一个泵站设计中优先考虑采用同一家公司
39、产品，PLC、变频器、软起动器、继电器、交换机、触摸屏均采用同一家公司产品，这应该讲是一个好的方法，因为这样设计，各个系统设备兼容性肯定没有问题，相互通信也将非常方便。,十五、软件和硬件选型原则,但是这也不是绝对的，我们曾经也这样尝试过，后来发现这不是最优选择。因为哪怕是一家非常著名的大公司，产品系列非常全，也不一定是每一样东西他们都是做得最好，如果为了方便，设计中选择他们全系列产品，到后来可能发现，当时还不如分别选择不同公司拳头产品可靠。,十六、继电保护通信管理机,微机保护测控装置与可编程控制器之间通信，一般要求采用RS485接口 modbus协议与PLC或者保护通讯管理机进行通信。在工程实
40、施过程中，MODBUS通信方式在子站数量较多时，通信速率较慢，因此在无锡市江尖以后的工程设计中，采用了保护通信管理机与微机保护装置通信的方案，保护通信管理机通过IEC-IEC60870-5-103规约与微机保护装置通信，保护通信管理机再联入以太网，实践证明此种方式较大的提高了微机保护装置与上位机的通信速率。,十七、关于工业电视机及视频监视系统,为满足自动化远方操作控制要求，泵站一般均配置有视频监视系统。目前，视频监视领域基本可分为数字控制的模拟视频监视和数字视频监视两类系统。前者技术发展已非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得到广泛应用；后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型
41、视频监视系统，该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起。,十七、关于工业电视机及视频监视系统,在泵站各闸门内外河侧安装视频监视摄像机，用于监视闸门的动作情况、河道水位及该闸站的周围情况。装设视频监视系统，可使运行值班人员在控制室随时获得设备运行的实时图象，并可对现场图象存档与再现，对远方控制命令进行验证，可以确保远方控制操作安全。该系统可以与计算机监控系统共用同一网络，实现对现场设备以及数据、图象等综合信息的全方位监控，对保障设备安全运行，加快事故、故障处理，方便设备调试、维护、检修工作，减轻值班人员劳动强度。,17.1数字信号控制的模拟视频监视系统,这种类型视频监视系统一般由前端的多台摄像机和
42、终端的视频分配器、控制键盘、视频控制主机兼硬盘录像机、监视器、浪涌保护器等设备组成（见图9-1）。将前端采集的视频信号接入视频分配器，视频分配器分配输出的两路信号，一路接到视频控制主机兼硬盘录像机，便于实现录像、画面切割、预警等功能；一路接到视频矩阵，便于在监视器上实现图像的轮切显示。,17.1数字信号控制的模拟视频监视系统,这种模式的监视系统比较成熟、稳定，但也有一些不足之处：通常只适合于小范围的区域监视，模拟视频信号的传输工具主要是同轴电缆，而同轴电缆传输模拟视频信号的距离不大于200m，双绞线的距离更短，如果采用光缆传输，增加设备较多；系统的扩展能力差 对于已建好的系统，如要增加新的监视
43、点，往往是牵一发而动全身，新的设备也非常难添加到原有的系统之中；,17.1数字信号控制的模拟视频监视系统,无法形成有效的报警联动 在模拟监视系统中，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议非常难互通，联动只能在有限的范围内进行。在水利工程中比较适合于规模不大的单体工程，目前有较多应用。,17.2 数字视频监视系统,这种类型视频监视系统一般以以太网为基础，由前端的摄像头、网络视频编码器、网络视频解码器、视频控制主机、监视器等组成（见图9-2），图像信号全部压缩成数字信号，在网络上传输。该系统主要有以下特点：,17.2 数字视频监视系统,视频控制主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等的众多功能，使
44、系统结构大为简化。由于采用计算机网络技术，数字多媒体远程网络监视不受距离限制。由于采用大容量磁盘阵列存盘器或光盘存储器，能节省大量的磁带介质，同时有利于在计算机网络上远程监视。对网络的要求较高。这种类型的视频监视系统比较适合用于监视区域较大的项目如水库或大型的水利枢纽，在集控系统中推荐采用这种监视模式。,十八、关于电机直接启动,如果电源允许，水泵电动机采用直接启动方式控制回路最简单可靠，应该近可能采用直接启动。对于一些电网电压波动比较大，或者供电部分对电压波动控制比较严格，正常水泵电机启动时供电部门要求电动机采用软起动的泵站，为了保证水泵能够在防洪和排涝的关键时候顺利启动，在电机容量不是特别大
45、的电机软起动回路我们均设置有旁路开关，如果软起动在关键时刻，出现故障无法使用，就采用直接启动电机方式投入水泵。,十九、LED电子显示屏,在我们设计的一些工程中，特别是一些有通航要求的船闸和套闸，我们均在户外船闸或者节制闸上配置LED电子显示屏，对过往船只实时提供一些有关通航信息，相对于以前的喇叭，可以大大减少噪音。一般是在上闸首和下闸首各配一只，另外在售票厅外配一只，实际使用效果很好。,无锡北兴塘泵站LED电子显示屏,无锡北兴塘泵站室外电子显示屏,南京三汊河河口闸,南京三汊河河口闸,苏州市元和塘泵站,小结,泵站工程，在汛期的关键时刻将发挥重要作用，因此计算机监控系统的设计应按照可靠性高，操作简单考虑。分层分布式结构能够最大限定地减少故障影响范围，设计院的工作主要是根据工程的设备布置及功能要求制定合适的控制方案，选用相应性能等级的控制设备，同时确保各控制设备之间可靠通讯，并与上级调度部门和下级设备及自动化元件正确接口。,谢谢大家欢迎指正,联系方式：黄支明 单位:上海勘测设计研究院 地址:上海市逸仙路388号 电话:021-25019944 手机:13681717268 E-meil:hzmin 或 1368171726,谢谢！,谢谢！,
