丘學榮 吳彥輝
深圳市自來水(集團)有限公司

一　概況

　　涌水廠是深圳市經(jīng)濟特區(qū)西部最大的凈水廠，始建于85年，于87年10月投產(chǎn)，其供水量為12萬噸／日。91年11月，作為“東深三期供水配套工程”的一個子項，大涌水廠擴建工程動工，并于94年7月竣工投產(chǎn)，供水規(guī)模增至35萬噸／日。新廠擴建同期，確定了“大涌水廠計算機控制管理系統(tǒng)”項目由深圳市自來水(集團)有限公司負責設計、施工，并于95年10月通過了建設部的鑒定。1997年9月實現(xiàn)全廠車間無人值守的集中監(jiān)控方式，同年該項目獲深圳市“科技進步獎”二等獎。
　　北泵房是大涌水廠擴建工程(新廠)的送水車間，為“大涌水廠計算機控制管理系統(tǒng)”中的一個子站，最大供水量達23萬噸／日。主要設備有：5臺單級雙吸離心式28SA—10A型送水泵，其中：1#一4#送水泵為調(diào)速泵，配用YR630—8／1180型電機，另外還配KJF03—600／410—AF型晶閘管串級調(diào)速裝置和ZCF—22型測速電機，5#送水泵為定速泵，配用Y630—8/l180型電機。每臺送水泵配一臺出水電動閥、一個吊水電磁閥；五臺送水泵合用兩臺YTll2M—4型冷卻風機；2臺立式潛水泵(排水用)；2臺真空泵(送水泵真空吊水用)。此外，設備還有28面高壓開關(guān)柜、9面低壓配電柜、2臺315kVA變壓器、1套GZKC220十20／220型直流屏裝置，3臺電磁流量計、1臺PH計、1臺余氯分析儀、6臺壓力式水位計、2臺壓力計等。

二 原工藝特征

　　離心式送水泵在清水池水位有效水深2.3米以上時，為自灌式；2．3米以下需進行真空吊水。水泵開停臺數(shù)，根據(jù)配水管網(wǎng)對服務壓力和流量的要求，由廠調(diào)度確定并電話通知本車間；排水泵根據(jù)集水坑水位、真空泵根據(jù)真空吊水要求由本車間操作人員自行確定開停泵。所有開停泵操作均為機側(cè)手動單機操作。在電氣回路中，僅有風機和水泵設有聯(lián)鎖。高、低壓開關(guān)柜倒閘均為人工操作，電量和儀表讀數(shù)需值班人員定時抄表記錄。

三 現(xiàn)本站實現(xiàn)監(jiān)控功能

　　本站具有獨立計控系統(tǒng)配置，運行本站監(jiān)控軟件。通過設備就地操作箱轉(zhuǎn)換開關(guān)可選擇設備工作方式(計控或手動)；通過鍵盤可控制設備動作、修改控制參數(shù)、選擇不同計控方式(自動、聯(lián)控或單步);通過顯示器可監(jiān)視設備實時工況、運行參數(shù)和故障報警。如其他子站一樣，通過通信網(wǎng)絡廠站可以對本站進行監(jiān)測和控制，在廠站顯示器上可顯示本站全部監(jiān)控畫面和重要報警信息。本站定時(每30分鐘)向廠站報送一批歷史數(shù)據(jù)，提供給MIS系統(tǒng)使用。
　　1、控制功能
　　在計控工作方式下，設備控制又分自動、聯(lián)控和單步三種方式，它們是向下兼容。目前，送水泵因條件未成熟，尚缺自動方式，只有聯(lián)動和單步二種控制方式，其他泵均具有三種控制方式。具有自動控制方式的泵，在轉(zhuǎn)換開關(guān)處于計控位置時，便立即進入自動控制狀態(tài)。如排水泵根據(jù)集水坑水位、真空泵根據(jù)真空吊水要求自動進行開?？刂啤Ｋ退瞄_?？刂苿t需從鍵盤進行激活。另外，對兩路高壓進線可通過鍵盤進行倒閘控制操作。
　　2、監(jiān)測功能
　　不論設備處于哪種工作方式下，即使在手動方式下，系統(tǒng)具有對設備的狀態(tài)和參數(shù)實時監(jiān)測功能。監(jiān)測信號的設置是根據(jù)設備控制流程需要、保護設備安全需要、生產(chǎn)管理需要和提供設備故障查詢而選定的。
　　在本站中，監(jiān)測信號包含有：
　　(1)開關(guān)量信號
　　設備狀態(tài)——如：泵開／停狀態(tài)，開關(guān)柜臺／分閘；
　　控制條件——如：二次回路電源，計控／手動位置；
　　到位情況——如：閥全關(guān)到位，泵頂滿水；
　　故障報警——如：高壓過線短地，變壓器瓦斯報警。
　　(2)模擬量信號
　　設備參數(shù)——如：泵電流，泵有功;
　　生產(chǎn)參數(shù)——如：出廠水壓力，出廠水流量;
　　控制參數(shù)——如：真空度，清水池水位；
　　配電參數(shù)——如：進線電壓，進線電流；
　　用電計量——如：提升泵房有功，家屬樓有功。
　　3、通信功能
　　作為一個節(jié)點機，本站通過以太網(wǎng)同廠站實現(xiàn)通信，通信采用422—485串行通信方式，波特率為9.6K，站內(nèi)數(shù)據(jù)刷新時間為1秒。
　　本站368個I／O信號(近800根導線)在完成接線后，經(jīng)檢驗全部連接正確。187個開關(guān)信號的邏輯正確，與現(xiàn)場設備狀態(tài)完全相符。98個模擬量信號，用標準信號檢測，
　　其精度優(yōu)于0．1％。電腦顯示讀數(shù)與數(shù)字式二次儀表讀數(shù)比較，誤差優(yōu)于0．5％；與指針式二次儀表讀數(shù)比較，誤差優(yōu)于1％。

四　監(jiān)控軟件編制

　　1．開發(fā)環(huán)境
　　北泵房監(jiān)控軟件是在SCADA應用開發(fā)環(huán)境SADE上開發(fā)的，SADE提供類似于邏輯控制圖的圖形語言作為監(jiān)控應用軟件的開發(fā)工具?！肮δ軌K”是SADE的最小構(gòu)成模塊，提供了包括信號采集、控制邏輯、數(shù)值運算、計時、報警、歷史記錄等功能塊。塊中含有反映其執(zhí)行特性的參數(shù)定義。根據(jù)應用要求，實現(xiàn)塊與塊之間的“連接”(某塊的輸出點連接下一塊的輸入點)，其執(zhí)行順序從上游塊到下游塊，多個執(zhí)行某些特定應用功能的”功能塊”可組合構(gòu)成獨立運行于一個站的基本單位——“進程”。為了充分發(fā)揮SADE支持“集散型”監(jiān)控結(jié)構(gòu)模式的特點，全廠所有執(zhí)行監(jiān)控功能的進程集成為一個軟件包(13— 3AUTO)在廠站監(jiān)控機上定義，同時又分散地將進程分派到有關(guān)車間站的計算機上實際執(zhí)行，以實現(xiàn)功能的分布處理與集中監(jiān)控。
　　2．本站的進程設置
　　北泵房監(jiān)控軟件由四個進程組成，它們是：6SSB1—2，6SSB3—4，6ZPl2SS5，6GDYPD。
　　進程6SSB1—2主要執(zhí)行對1—2號送水泵的定速及串級調(diào)速運行監(jiān)控及故障報警；
　　進程6SSB3——4主要執(zhí)行對3——4號送水泵的定速及串級調(diào)速運行監(jiān)控及故障報警。
　　進程6ZP12SS5主要執(zhí)行對1—2號真空泵、排水泵、及5號送水泵的監(jiān)控及故障處理。
　　進程6GDYPD主要執(zhí)行對兩段高壓進線倒閘的監(jiān)控和部分高壓配電信號的采集和監(jiān)測。及超限報警。對低壓配電和部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測及累加。
　　2．1 送水泵監(jiān)控軟件編制
　　每臺送水泵設有48個信號，其中：
　　數(shù)字輸入量28個：泵機組就地電源指示
　　　　　　　　　　泵出水閥打開應答指示
　　　　　　　　　　泵出水閥關(guān)閉應答指示
　　　　　　　　　　泵出水閥全開到位指示
　　　　　　　　　　泵出水閥全關(guān)到位指示
　　　　　　　　　　泵出水閥過力矩指示
　　　　　　　　　　開機繼電器(1KT)吸合指示
　　　　　　　　　　停機繼電器(ZKT)吸合指示
　　　　　　　　　　控制臺轉(zhuǎn)換開關(guān)處于計控狀態(tài)
　　　　　　　　　　串調(diào)柜觸發(fā)回路電源指示
　　　　　　　　　　泵電機啟動運行指示
　　　　　　　　　　串調(diào)相冷卻風機啟動運行指示
　　　　　　　　　　串調(diào)裝置處于故障狀態(tài)指示
　　　　　　　　　　串調(diào)柜交流接觸器(1JLC)吸合指示
　　　　　　　　　　串調(diào)柜交流接觸器(1JLCa)吸合指示
　　　　　　　　　　串調(diào)柜交流接觸器(2JLC)吸合指示
　　　　　　　　　　串調(diào)柜交流接觸器(3JLC)吸合指示
　　　　　　　　　　串調(diào)柜交流接觸器(4JLC)吸合指示
　　　　　　　　　　泵頂?shù)跛轿恢甘?br> 　　　　　　　　　　泵電機運行高溫報警
　　　　　　　　　　電機高壓柜高壓合閘信號指示
　　　　　　　　　　電機高壓柜電流速斷信號指示
　　　　　　　　　　電機高壓相過負荷信號指示
　　　　　　　　　　電機高壓相閥門拒動信號指示
　　　　　　　　　　電機高壓相通風機故障信號指示
　　　　　　　　　　逆變高壓柜高壓合閘信號指示
　　　　　　　　　　逆變高壓柜電流速斷信號指示
　　　　　　　　　　逆變高壓柜過負荷信號指示
　　數(shù)字輸出量10個：開／關(guān)泵項吊水電磁閥
　　　　　　　　　　開泵出水閥
　　　　　　　　　　關(guān)泵出水閥
　　　　　　　　　　緊急停泵電機
　　　　　　　　　　逆變合閘控制
　　　　　　　　　　逆變分閘控制
　　　　　　　　　　全速投入控制
　　　　　　　　　　調(diào)速投入控制
　　　　　　　　　　開送水泵機組
　　　　　　　　　　停送水泵機組
　　模擬輸入量9個： 泵電機高壓側(cè)電流
　　　　　　　　　　逆變高壓側(cè)電流
　　　　　　　　　　泵電機有功功率
　　　　　　　　　　泵電機無功功率
　　　　　　　　　　逆變有功功率
　　　　　　　　　　逆變無功功率
　　　　　　　　　　串調(diào)裝置逆變低壓側(cè)直流電壓
　　　　　　　　　　串調(diào)裝置逆變低壓側(cè)直流電流
　　　　　　　　　　串調(diào)裝置電機調(diào)速運行轉(zhuǎn)速
　　模擬輸出量1個： 串調(diào)裝置調(diào)速給定
　　送水泵監(jiān)控軟件邏輯框圖見圖(1)。

　　2．2 排水泵監(jiān)控軟件編制
　　每臺排水泵設有8個信號，其中：
　　數(shù)字輸入量6個： 泵電機電源指示
　　　　　　　　　　泵電機運行指示
　　　　　　　　　　泵計控指示
　　　　　　　　　　集水坑高水位
　　　　　　　　　　集水坑中水位
　　　　　　　　　　集水坑低水位
　　數(shù)字輸出量1個：開／停泵電機
　　模擬輸人量1個：泵電機電流
　　排水泵監(jiān)控軟件邏輯框圖見圖(2)。

　　2.3 真空泵監(jiān)控軟件編制
　　每臺真空泵設有7個信號，其中：
　　數(shù)字輸入量3個： 泵電機電源指示
　　　　　　　　　　泵電機運行指示
　　　　　　　　　　泵計控指示
　　數(shù)字輸出量2個： 開／停泵電機
　　　　　　　　　　開／關(guān)泵灌水電磁閥
　　模擬輸入量2個： 泵電機電流
　　　　　　　　　　真空罐真空度
　　真空泵監(jiān)控軟件邏輯框圖見圖(3)。

　　3．監(jiān)控顯示畫面
　　在SADE環(huán)境中，經(jīng)組態(tài)定義的監(jiān)控顯示畫面，是人一機交互的界面。它們通過各自畫面上的圖符、值域等與監(jiān)控進程中功能快的輸入一輸出點的連接，向值班人員直觀展現(xiàn)了應用軟件的監(jiān)測、控制、通信和故障報警處理功能。
　　本站組態(tài)定義了監(jiān)控顯示畫面22幅，定義中，注意了圖符、色彩的合理使用、動畫效果的點綴與主體詞漢化等，增加了人機界面的友好性。本站在操作畫面上設計了中文主菜單選擇畫面，通過該中文畫面可直接進入各操作畫面，操作起來直接、明了。
　　4．故障報警及處理
　　北泵房站監(jiān)控軟件在應用開發(fā)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)及監(jiān)控過程可能產(chǎn)生的故障安排了42種報警，報警監(jiān)視點多達106個。報警對象主要分為：
　　1)重大設備的運行故障：如送水泵電機運行電流超限；調(diào)速過程故障報警；各高壓線段電流、電壓超限及出廠水指標超限等。
　　2)一般設備的運行故障：如真空泵、排水泵運行電流超限及各低壓線段電流超限等。按故障緊急程度與影響面等因素，將上述對象分成兩類。一類為“一般報警”(級別在80以下)，如2)；一類為“緊急報警”(級別在80以上，含80)，如1)。
　　 “一般報警”的手段有：畫面上相應圖符的閃爍或變色；畫面右下方出現(xiàn)報警信息行并伴有鳴響。后者是SADE內(nèi)部機制產(chǎn)生的英文信息行，不太直觀，但由于信息行中8位代號可由我們介入編制，使之具有一定的規(guī)律性，值班人員對照“清單”中相應的含義，經(jīng)過一段時間實踐，可以逐步熟悉。實現(xiàn)車間無人值守時，這兩種手段同樣可在廠站監(jiān)控機上實現(xiàn)?！熬o急報警”除了具有上述兩種手段外，再加上向廠站專門的中文報警機發(fā)送報警信息，伴有燈光閃爍和較強的鳴響，以獲得廠調(diào)度員的快速響應。
　　對于監(jiān)控中發(fā)生的報警處理方式大致分為兩類：一是應用軟件自身能做出處理的，如送水泵電機運行電流超限時的自動停泵電機保護；集水坑水位達高水位時啟動兩臺排水泵等；二是，目前還只能通過報警提示，由人工介入進行鍵控操作(例如：出水壓力超高報警，則由調(diào)度根據(jù)生產(chǎn)情況決定是否要停送水泵)。 　　5．功能測試
　　完成全部軟件設計后，對所有被控設備的控制功能進行了準確性與可靠性測試，最后全部設備的控制功能測試通過。
　　6．與MIS分系統(tǒng)的信息交接
　　本站的監(jiān)控應用軟件，在運行期間采集了大量的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，按應用要求的記錄頻率，加上記錄時的日期、時間，數(shù)據(jù)代號，數(shù)據(jù)值等，形成一筆筆信息記錄，記載在本站的界面文件上(共有三個模擬量界面文件和一個事件／報警界面文件)，由MIS分系統(tǒng)中的“信息交接軟件”掃描存入其相應的數(shù)據(jù)庫，以支持MIS分系統(tǒng)中各類統(tǒng)計、處理、相關(guān)性分析等應用功能，提高全廠的生產(chǎn)管理水平。
　　本站提供的模擬量信息主要有：備送水泵有功功率瞬時值及每半小時累計量；各高、低壓線段有功功率瞬時值及每半小時累計量；出水流量瞬時值及每半小時累加量；各高、低壓線段電流、電壓：各送水泵、電流、清水池水位及出廠水壓力等。
　　同時，報警一旦發(fā)生，相應的信息記錄也記載在事件／報警界面文件中，提交給MIS分系統(tǒng)，以支持其相應的應用功能。