白沙灘泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的改造
1 引言
白沙灘泵站是吉林省白城市引嫩入白供水工程的首端提水泵站，坐落在白城市鎮(zhèn)賚縣嘎什根鄉(xiāng)丹岱村境內(nèi)，位于吉林、內(nèi)蒙古和黑龍江三省交界處。白沙灘泵站設計提水流量65立方米/秒，設計揚程9.23米，設計總裝機10200千瓦，設計正常運行嫩江水位138.35米。
白沙灘泵站設雙10kV進線開關站，雙主變供電，一用一備。泵站主泵電壓等級6kV，采用2000ZLQ-9.2型立式軸流泵機組六臺，單機設計最大流量13立方米/秒，單機裝機1700千瓦。每臺泵組出水側設工作門和事故門2個快速閘門。改造前其自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用許繼的8000計算機監(jiān)控系統(tǒng)。
2 系統(tǒng)概述
2.1改造前系統(tǒng)結構
白沙灘泵站原自動化監(jiān)控系統(tǒng)通信方式為有線組網(wǎng)方式，控制級別分為泵站監(jiān)控層、LCU監(jiān)控層及現(xiàn)地設備三級。泵站監(jiān)控層與LCU監(jiān)控層連接的主干網(wǎng)鏈路采用以太網(wǎng)（10/100M自適應），各現(xiàn)地LCU至核心交換機傳輸介質(zhì)為光纖，能有效減少電磁干擾。泵站中控室設2臺操作員工作站，1臺工程師站，
自動化監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡層采用TCP/IP協(xié)議，應用層操作員工作站與各LCU柜內(nèi)設備采用IEC60870-5-104通訊，工程師站與各保護設備采用IEC60870-5-103通訊，兩種通訊協(xié)議共用同一物理傳輸介質(zhì)。由于PLC及現(xiàn)場設備不支持IEC60870-5-104及IEC60870-5-103通訊規(guī)約，在現(xiàn)場各智能儀表接口與核心交換機之間，設置MCU801串口管理裝置及網(wǎng)關，智能儀表通過MCU801（主控級PLC通過網(wǎng)關）轉換為標準的103或104規(guī)約，通過以太網(wǎng)與各上位機實現(xiàn)通訊。具體示意如圖2所示。
2.2改造后系統(tǒng)結構
白沙灘泵站改造采用國網(wǎng)電力科學研究院研制的EC2000自動化監(jiān)控軟件。系統(tǒng)上位機采用冗余配置，增強了系統(tǒng)的可靠性，局部故障不會影響現(xiàn)場設備的正常運行。系統(tǒng)通信組網(wǎng)方式、控制級別與原系統(tǒng)相同。結合成本考慮，網(wǎng)絡物理傳輸介質(zhì)及核心交換機等使用原有設備。泵站上位機配備2臺操作員工作站，1臺工程師站，另增設2臺通訊服務器，用以與白城集控中心實現(xiàn)遠程通訊，其系統(tǒng)結構圖如圖3所示。
自動化監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡層采用與原系統(tǒng)相同的TCP/IP協(xié)議，應用層上位機與各LCU柜內(nèi)PLC使用Modbus規(guī)約通訊，上位機由操作員工作站（主機）采集各種數(shù)據(jù)或下發(fā)控制命令，并通過廣播方式與網(wǎng)絡上的從機、工程師站、通訊服務器等設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及存儲。
現(xiàn)地LCU柜增加了國網(wǎng)電力科學研究院研制的SJ30通訊管理裝置，通過編程，SJ30采集現(xiàn)場各智能儀表數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)集中處理，通過串口方式上送至現(xiàn)地LCU柜內(nèi)PLC。SJ-30系列通訊管理裝置有8或16個獨立的標準串行接口，能實現(xiàn)PLC等設備和其它通信設備之間的數(shù)據(jù)通訊，可以定制不同的通信協(xié)議實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交換，滿足不同客戶的不同需求。
3 改造技術難點及解決方法
白沙灘泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)改造過程中，處于成本考慮，業(yè)主要求在盡量少增加硬件設備的條件下，完成整個泵站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)改造，并對改造后系統(tǒng)的可靠性、實時性及功能性提出了很高要求。在對泵站原許繼8000監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件充分調(diào)研后，結合業(yè)主改造需求，確定了以國網(wǎng)電力科學研究院研制的SJ-500監(jiān)控系統(tǒng)為依托的改造方案。最終取得較為理想的改造效果。
3.1系統(tǒng)改造的可靠性及實時性分析
原監(jiān)控系統(tǒng)通訊實時性不強，并且在開機、停機過程中在出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或通訊阻塞情況，經(jīng)現(xiàn)場分析確定原因如下：
（1）原系統(tǒng)中上位機2個操作員工作站及1個工程師站分別對現(xiàn)場設備進行數(shù)據(jù)采集及存儲，可能造成在同一時刻每臺上位機對同一數(shù)據(jù)存儲不一致，且對于同一個下位機通訊設而言，在同一時間有可能接收到來自3臺上位機不同的讀寫幀，增加了設備丟失通訊報文的可能性，或導致設備的信息處理負荷增大，從而一定程度上降低監(jiān)控系統(tǒng)可靠性和實時性。
（2）原系統(tǒng)中所有下位機通信設備是通過網(wǎng)關或通訊管理裝置進行規(guī)約轉換進而實現(xiàn)上下位機通訊，每個網(wǎng)關及通訊管理裝置須分配一個獨立的IP地址。由于網(wǎng)關及通訊管理裝置數(shù)量較多（每臺機組LCU柜設置2個網(wǎng)關，1個通信管理裝置）這樣的結構增加了上位機數(shù)據(jù)采集時網(wǎng)絡訪問次數(shù)，在一定程度上可能影響監(jiān)控系統(tǒng)實時性。
（3）原系統(tǒng)中上位機同時使用104及103規(guī)約采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同一時間，不同規(guī)約的數(shù)據(jù)流在同一物理網(wǎng)絡傳輸，增加了網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流量。系統(tǒng)在處理較復雜的監(jiān)控數(shù)據(jù)時，由于通訊量較大，可能造成網(wǎng)絡阻塞。
針對原系統(tǒng)的不足，改造后的監(jiān)控系統(tǒng)大大增強了監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和實時性，其特點如下：
（1）改造后的系統(tǒng)中上位機減少了數(shù)據(jù)采集存儲節(jié)點。在同一時刻2臺操作員工作站中有一臺為主機，一臺為從機，僅主機與下位機進行數(shù)據(jù)采集，并通過廣播方式與從機、工程師站、通訊服務器等實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及存儲，當主機網(wǎng)絡中斷或故障時，從機自動切換成為主機。這樣的結構保證了數(shù)據(jù)采集唯一性，同時減輕了設備的通信負荷，降低了設備通信報文丟失率，大大提高了監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和實時性。
（2）改造過程中，在現(xiàn)地LCU柜增加SJ30通訊管理裝置，實現(xiàn)與所有現(xiàn)場通信設備（除主控級PLC外）通訊，并將采集的數(shù)據(jù)通過串口送至主控級PLC。上位機操作員工作站主機通過訪問各LCU柜內(nèi)主控級PLC，即可完成對所有數(shù)據(jù)采集。上位機與各主控級PLC使用統(tǒng)一的Modbus協(xié)議，取消原系統(tǒng)中的網(wǎng)關及通信管理裝置，減少了上位機網(wǎng)絡訪問次數(shù)及數(shù)據(jù)處理中間環(huán)節(jié)，保證了數(shù)據(jù)采集的實時性和通訊的可靠性。
3.2系統(tǒng)改造的功能性分析
在泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)改造過程中，除了實現(xiàn)對開關站斷路器合、分閘，及泵組開機、停機的自動化監(jiān)控外，業(yè)主要求在新系統(tǒng)中增加模擬開機功能。模擬開機流程要求如下：
（1）主控級PLC維持原系統(tǒng)的GE90-30系列硬件不變，實現(xiàn)模擬開機功能。
（2）模擬開機前，泵組機端斷路器手車須在試驗位，事故閘須門全部落下；實際開機前，泵組機端斷路器手車須在工作位，事故閘須門全部提起。
（3）模擬開機流程較實際開機流程除斷路器手車及事故門位置不同外，其他控制流程完全一致，即可以在泵組不帶負載情況下真實模擬泵站設備電氣及機械運轉狀況。
原系統(tǒng)使用的GE90-30系列PLC的CPU型號較老，內(nèi)存較小。由于受硬件設備所限，在完成基本的開停機控制流程編程后，已無足夠內(nèi)存完成模擬開機流程編寫。在改造過程中，嘗試將模擬開機流程與實際開機流程合并編寫，最終解決了硬件與功能的沖突，成功實現(xiàn)泵組模擬開機功能。
本文標簽：白沙灘泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的改造
* 由于無法獲得聯(lián)系方式等原因，本網(wǎng)使用的文字及圖片的作品報酬未能及時支付，在此深表歉意，請《白沙灘泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的改造》相關權利人與機電之家網(wǎng)取得聯(lián)系。
關于“白沙灘泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的改造”的更多資訊
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
VIP公司推薦
|
|
|
|
|
|
|
|