组态王软件在城市防洪工程自动化改造中的应用

周春春

摘 要：组态王软件具有纯中文界面、编程方法简单、实时记录、报表记录与实时打印且易调试等优点。该文以小洋河东支闸站为例，介绍“组态王”软件的应用。

关键词：泵站 运行 组态软件 编程 自动化改造 小洋河东支闸站

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-02

在现代科技发展的带动下，自动化控制研究不断进步，计算机在控制领域中的应用一日千里，项目工程实施中对自动化控制的要求更加严格。自动化控制工程中应用自动化组态软件可以实现用户按照实际需要灵活组态。组态属于模块化任意组合，组态软件具有以下特征：（1）延续性和可扩充性；（2）封装性（易学易用）；（3）通用性。

组态王是一种优秀组态软件，可以同时执行多个任务或线程，并保证实时性，杜绝数据丢失现象；还可以在设计监控系统过程中实现变量报警、变量报表、绘制变量趋势曲线等重要功能；组态王软件的专业设计可以使开发人员仅通过简单的程序语言来完成，同时保持一定的外观和可靠的应用；由组态王软件所开发的系统中监控系统与数据库是相互独立的，既能满足复杂的查询要求，又能够方便的进行系统维护。

1 工程介绍

水利工程管理提出要进行科学化和现代化管理，按照小洋河东支自动化改造方案，盐城城市防洪管理处决定于 2012年 8月对小洋河进行了泵站自动化改造。由于该工程整改经费低于法定招标额，该处邀请了江苏省引江水利水电研究院为改造单位。改造内容包括计算机集控整改、水文数据的采集恢复、视频监控维修等项目。

小洋河东支闸站工程是盐城市城市防洪骨干工程之一，位于小洋河东支出口与通榆河交汇处，属于第Ⅲ防洪区第Ⅳ排区，设计排涝流量20 m3/s，为Ⅱ级水工建筑物；安装1400ZLB-125型立式抽芯轴流泵三台套，配套YL710-16立式异步电动机，总装机容量750 kW；设自排孔一孔，净宽

6 m，布置于西侧，闸上设汽-20挂100公路桥，净宽7 m；采用微机监控和视频系统控制，工程总概算2685万元。

2 小洋河东支闸站自动化整改方案

小洋河东支闸站主要承担防洪、抽排、自排的功能，与其他城市防洪项目相配合，将盐城城市防洪标准提高到近期50年一遇，远期100年一遇。每年5～10月，该工程发挥效益。自动化系统整改方案在确保技术先进的基础上，还必须确保安全可靠、实用经济、操作维修简单。

（1）系统组成本系统以1套上位监控系统和1套PLC 现地控制单元为主要构成，其中上位机与LCU间的网络关联通过以太网达成，按照TCP/IP 协议进行网络通讯；系统底层通讯则是总线通讯 MODBUS 规约。中央控制室中有2套监控计算机，各配有1套监控组态软件，其中一台服务器的工作是记录运行数据，打印机则在报表生成后打印出来。在现地控制单元中，高压柜上的智能电气仪表、机电保护器P127及P220通过RS485现场控制总线与PLC进行通讯连接。现地PLC控制单位选用GE90-30冗余系统，GE-PLC由电源模块，CPU模块，冗余的电源模块，数字量输入、输出模块，模拟量输入、输出模块、通讯模块及背板组成。

（2）系统控制功能对泵站运行控制方式分为两种：自动化控制与现场控制。在一般情况下采用自动化控制，特殊情况如工程检修采用现场控制。

自动化控制：工作人员在中央控制室发出命令，通过计算机监控系统实现控制泵站运行，并在人机界面监视全部运行过程。

现地手动控制：在泵站机组调试或监控系统出现故障时，工作人员可通过手动方式，控制机组运行。

（3）检测和数据处理功能与信息数据库的建立

①控制系统能检测10 kV总进线的电压、电流值，以及手动或自动方式下的各电机设备的运行状况。

②计量泵站上、下游水位，根据水位落差的大小，调整开停机状态，显示和自动保存存。

③能长期保存各种运行记录及数据，主要包括报警记录、运行操作记录、运行台时、历史水位等。连接到局域网或者因特网中的不同终端根据授权情况能够即时地进行查询或者下载。

④显示机组设备运行状况，显示电机的负荷电流、电压、有功、无功、定子及轴承温度等。中央控制计算机既可以显示各种监测数据，又能够显示数据处理后的各种表现形式，包括水位曲线图，统计报表各类事件控制记录等。

（4）计算机视频监控系统

为了确保小洋河东支闸站的安全运行，系统在上、下游、高压室、低压室、主厂房、电容补偿室、中控室及办公楼顶部共配置8台监控摄像头，通过PC硬盘录像监控系统即时查看现场情况并自动存储，倘若泵站运行管理中出现事故或者故障时，工作人员能够通过调用影像资料来判断参考。图像监视系统分布情况见表1。

3 自动化监控软件功能实现

自动化监控软件在亚控公司的组态王这一平台上进行开发，以Windows2003中文版为OS，由施耐德工控机进行计算机操作。整个系统的功能主要依靠包括登陆界面、主界面、操作票界面、控制界面和查询界面等界面来实现。

3.1 系统权限

水利工程中应用该系统，其安全性是关键所在。水利工程中泵站的调度关系到周围地区百姓的生命财产安全，必须杜绝非法操作，因此对于操作权限的设置必须谨慎。本系统对工作人员的操作权限进行严格规定：系统管理员执行全部权限（用户的增删或编辑、查看数据、参数的输入及修改编辑等）；系统操作员仅对个人账户进行操作，并查看相关数据。系统对每一位登陆操作的人员行为进行准确记录，方便在问题发生时查询参考。

3.2 报警机制

报警机制是否完备对于能否安全运行至关重要，本系统在每次运行之前对所需要的条件（供水润滑系统的状态，定子、推力瓦轴承温度等等）进行合理性检测和判断，一旦系统检测当时处于非正常状态，通过报警机制提醒操作人员立即针对性解决问题，并进入报警状态查询界面，方便操作人员直观了解问题所在。

3.3 系统控制功能

组态软件与硬件PLC结合能够对整个系统3台10 kV异步电机进行实时控制。要实现泵站抽水自动化系统的可靠运行，采用双控制模式设计，分为计算机控制和现场手动控制两层结构。这样能够使得在计算机出现问题时，转换为手动模式，而不需要中断电机运行。以软硬结合、多级保护来进行系统保护。本系统采用微机保护器而不是以往的热继电器，在出现电机过流、欠压等问题时能够自动执行保护动作。经实践发现，本系统能够正常运行，没有出现过误

动作。

3.4 数据采集和运行报表记录

系统运行时进行观测的目的是获取有效数据，本系统中同样存储有海量数据，如泵站上下游水位，电气参数、温度等等。该系统能够根据电机的运行情况，得到每个时段电机的运行台时，避免了人工的误统计。本软件还提供了10 kV高压开关柜、电容补偿柜投入时间及运行记录，以便记录电机运行状态。

中控室内有设有专门的服务器进行数据存储，能够实现历史报表的查阅和调用：工作人员通过查询对话框输入查询条件便能生成即时的数据报表，并可以打印出来以供参考。

4 结语

小洋河东支闸站工程自动化系统利用组态软件编制监控软件，整个系统运行时较为可靠和稳定，闸站控制中采用该系统能够实现对泵站整体监视和局部分析，对电机和泵站集中控制，有效减少工作时间，从而使工作效率提高一个

层次。

参考文献

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