自动化系统在凤城排灌站中的应用

刘心峰

(辽宁省水资源管理集团有限责任公司，沈阳 110003)

1 工程概况

凤城排灌站位于丹东市凤城县内，是一座排、灌两用站，汛期将涝水排入泄洪道，旱季引水灌溉农田。泵站主要由引水渠、灌溉引水穿涵、前池、泵房、出水池、出水渠及出水穿涵等单项建筑物组成。泵站建立时间较造，自动化水平低。随着水利工程供水、排水量的不断增多，泵站面临着前所未有压力。基于此，以泵房维修改造为契机，对排灌站的综合自动化系统进行了整体设计，实现了泵站自动化控制，有效保障泵站设备的安全，同时还可以对泵站实现智能自动化控制以及水文的数据采集，为水利相关部门提供决策的相关依据和信息。

2 自动化控制系统特点

系统控制可采用多种方式，保证系统方便快捷的运行，并保证系统在任何情况下都具有可操作性，确保系统的可靠性。

2.1 就地手动模式

设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“就地”方式时，通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作。设备的急停按钮或其他保护和安全连锁装置(如:过载保护及液位保护等)必须是硬线连接至电气控制回路，不受方式选择开关的限制。现场控制箱(柜)在开关在“手动”位置时，设备为离线方式，PLC不能对设备进行任何控制。

2.2 远程手动模式

即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程” 开关选择“远程”方式时，操作人员通过操作终端(HMI)或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“手动”方式并对设备进行启/停、开/关操作。

2.3 远程自动模式

现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且现场控制站的“自动/手动”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各PLC根据对渠道水位高度要求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预[1]。

3 系统组成

自动化控制系统分为三级管理，包括管理级(管理处)、现场控制级(PLC控制站)及就地控制级。现场各种数据通过主PLC系统进行采集，并通过主干通讯网络——工业以太网传送到中央控制室监控计算机集中监控和管理。同样，中央控制室监控计算机的控制命令也通过上述通道传送到PLC的测控终端，实施各单元的分散控制。现场与中央控制室之间通过高速工业以太网连接，高速工业以太网采用开放式的总线结构，以便于实现近远期系统的无缝对接。

1)管理级(管理处)

主要完成对泵站设备的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印，对实时采集的数据进行处理，控制操作以及分析统计等功能。

2)通信主站(LKPLC)

LKPLC作为通信主站，把现场控制站信号通过RS 485总线传上来，通信主站通过以太网把信号上传到监控中心，实现数据交互。

3)现场控制级(LMPLC控制站)

水文数据采集、闸门的控制以及水泵机组控制由LMPLC完成。主要有逻辑控制和通信两部分。数据最终通过RS 485总线进入LK系统，LK把大量的数据通过以太网上传调度中心。

每个站点都分别采集闸门上下游水位，并传输到中控电脑上，让用户可以第一时间看到闸门两边的水位数据，让用户选择合适的通道进行排水。当闸门两端水位状况异常时，还可以进行报警，第一时间通知用户进行设备控制，也可以使用自动控制模式，让设备状态自动进行转换，保证泵站排水的顺畅。

根据监控设备及对数据的要求，自动控制系统整体分为三大部分：分别是闸门控制部分、泵房控制部分、智能水、电参数采集部分[2]。

3.1 闸门控制部分

水文测量及闸门控制系专门用于泵站闸门以及附近水文数据采集的系统，主要包含以下几个测量方面：闸门状态监控，使闸门可以按照需要的高度进行开关操作，并对闸门开关动作进行记录，有效记录闸门使用情况，减少各类误操作的发生；闸门上游的水位数据采集、闸门下游水位数据采集。系统采集数据后可及时传送到控制电脑上，对数据进行储存，当数据超出设定范围时，系统可进行语音报警。上下游水位数据的采集使用两台超声波水位计，闸门控制使用中控电脑以及的专用的开度仪，这样有利于得出真实有效的数据，为泵房以及上下游人民群众的生命财产安全提供保障。

3.2 泵房控制部分

泵房控制系统主要实现对泵房水泵、电动阀门等设备进行监控，并检测设备运行时电压、电流等情况，有效避免电路故障对系统设备产生的损坏。泵房控制系统主要又以下部件构成：可编程控制器(PLC)、变频器、软启动器、压力变送器、EDA模块等。系统图如下：

3.3 状态监测部分

水位、电参数综合测量仪主要是用来测定相关仪器仪表的智能参数，如电压、电流、电功率等，是一种综合性的测量仪器，具有报警检测功能。电参数综合测量仪可包括数字式电参数综合测量仪、单相电参数综合测量仪、三相电参数综合测量仪、多功能电力参数测量仪等[3]。

水位测量基于超声波水位计，便于安装调试及维护。

本系统可以根据用户的要求，测量各水泵电机、闸门电机、配电室低压端各相电压，当出现电压过高，单相负载过大，缺相等情况时，系统还可以通过中控系统进行自动报警，最大保护用户用电的安全。

4 结 语

凤城排灌站改建工程自动化监控系统的完成，实现了“无人值班、少人值守”的目的，从很大程度上减轻了运行维护人员的劳动强度。自动化监控系统操作简便、可靠性强,通过网络和机组自身的优化和调度,实现泵站的经济运行，有效提高了管理水平和排渍效果。