丘學(xué)榮 吳彥輝
深圳市自來(lái)水(集團(tuán))有限公司

一　概況

　　涌水廠是深圳市經(jīng)濟(jì)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(wàn)噸／日。91年11月，作為“東深三期供水配套工程”的一個(gè)子項(xiàng)，大涌水廠擴(kuò)建工程動(dòng)工，并于94年7月竣工投產(chǎn)，供水規(guī)模增至35萬(wàn)噸／日。新廠擴(kuò)建同期，確定了“大涌水廠計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)”項(xiàng)目由深圳市自來(lái)水(集團(tuán))有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、施工，并于95年10月通過(guò)了建設(shè)部的鑒定。1997年9月實(shí)現(xiàn)全廠車(chē)間無(wú)人值守的集中監(jiān)控方式，同年該項(xiàng)目獲深圳市“科技進(jìn)步獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)。
　　北泵房是大涌水廠擴(kuò)建工程(新廠)的送水車(chē)間，為“大涌水廠計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)”中的一個(gè)子站，最大供水量達(dá)23萬(wàn)噸／日。主要設(shè)備有：5臺(tái)單級(jí)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(jī)，另外還配KJF03—600／410—AF型晶閘管串級(jí)調(diào)速裝置和ZCF—22型測(cè)速電機(jī)，5#送水泵為定速泵，配用Y630—8/l180型電機(jī)。每臺(tái)送水泵配一臺(tái)出水電動(dòng)閥、一個(gè)吊水電磁閥；五臺(tái)送水泵合用兩臺(tái)YTll2M—4型冷卻風(fēng)機(jī)；2臺(tái)立式潛水泵(排水用)；2臺(tái)真空泵(送水泵真空吊水用)。此外，設(shè)備還有28面高壓開(kāi)關(guān)柜、9面低壓配電柜、2臺(tái)315kVA變壓器、1套GZKC220十20／220型直流屏裝置，3臺(tái)電磁流量計(jì)、1臺(tái)PH計(jì)、1臺(tái)余氯分析儀、6臺(tái)壓力式水位計(jì)、2臺(tái)壓力計(jì)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(shí)，為自灌式；2．3米以下需進(jìn)行真空吊水。水泵開(kāi)停臺(tái)數(shù)，根據(jù)配水管網(wǎng)對(duì)服務(wù)壓力和流量的要求，由廠調(diào)度確定并電話(huà)通知本車(chē)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(chē)間操作人員自行確定開(kāi)停泵。所有開(kāi)停泵操作均為機(jī)側(cè)手動(dòng)單機(jī)操作。在電氣回路中，僅有風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)有聯(lián)鎖。高、低壓開(kāi)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(shí)抄表記錄。

三 現(xiàn)本站實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能

　　本站具有獨(dú)立計(jì)控系統(tǒng)配置，運(yùn)行本站監(jiān)控軟件。通過(guò)設(shè)備就地操作箱轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可選擇設(shè)備工作方式(計(jì)控或手動(dòng))；通過(guò)鍵盤(pán)可控制設(shè)備動(dòng)作、修改控制參數(shù)、選擇不同計(jì)控方式(自動(dòng)、聯(lián)控或單步);通過(guò)顯示器可監(jiān)視設(shè)備實(shí)時(shí)工況、運(yùn)行參數(shù)和故障報(bào)警。如其他子站一樣，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)廠站可以對(duì)本站進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，在廠站顯示器上可顯示本站全部監(jiān)控畫(huà)面和重要報(bào)警信息。本站定時(shí)(每30分鐘)向廠站報(bào)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(jì)控工作方式下，設(shè)備控制又分自動(dòng)、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(dòng)方式，只有聯(lián)動(dòng)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(dòng)控制方式的泵，在轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于計(jì)控位置時(shí)，便立即進(jìn)入自動(dòng)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(dòng)進(jìn)行開(kāi)?？刂啤Ｋ退瞄_(kāi)?？刂苿t需從鍵盤(pán)進(jìn)行激活。另外，對(duì)兩路高壓進(jìn)線(xiàn)可通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行倒閘控制操作。
　　2、監(jiān)測(cè)功能
　　不論設(shè)備處于哪種工作方式下，即使在手動(dòng)方式下，系統(tǒng)具有對(duì)設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。監(jiān)測(cè)信號(hào)的設(shè)置是根據(jù)設(shè)備控制流程需要、保護(hù)設(shè)備安全需要、生產(chǎn)管理需要和提供設(shè)備故障查詢(xún)而選定的。
　　在本站中，監(jiān)測(cè)信號(hào)包含有：
　　(1)開(kāi)關(guān)量信號(hào)
　　設(shè)備狀態(tài)——如：泵開(kāi)／停狀態(tài)，開(kāi)關(guān)柜臺(tái)／分閘；
　　控制條件——如：二次回路電源，計(jì)控／手動(dòng)位置；
　　到位情況——如：閥全關(guān)到位，泵頂滿(mǎn)水；
　　故障報(bào)警——如：高壓過(guò)線(xiàn)短地，變壓器瓦斯報(bào)警。
　　(2)模擬量信號(hào)
　　設(shè)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(jìn)線(xiàn)電壓，進(jìn)線(xiàn)電流；
　　用電計(jì)量——如：提升泵房有功，家屬樓有功。
　　3、通信功能
　　作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)，本站通過(guò)以太網(wǎng)同廠站實(shí)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(shí)間為1秒。
　　本站368個(gè)I／O信號(hào)(近800根導(dǎo)線(xiàn))在完成接線(xiàn)后，經(jīng)檢驗(yàn)全部連接正確。187個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯正確，與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)完全相符。98個(gè)模擬量信號(hào)，用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)檢測(cè)，
　　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(kāi)發(fā)環(huán)境
　　北泵房監(jiān)控軟件是在SCADA應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境SADE上開(kāi)發(fā)的，SADE提供類(lèi)似于邏輯控制圖的圖形語(yǔ)言作為監(jiān)控應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)工具。“功能塊”是SADE的最小構(gòu)成模塊，提供了包括信號(hào)采集、控制邏輯、數(shù)值運(yùn)算、計(jì)時(shí)、報(bào)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(yīng)用要求，實(shí)現(xiàn)塊與塊之間的“連接”(某塊的輸出點(diǎn)連接下一塊的輸入點(diǎn))，其執(zhí)行順序從上游塊到下游塊，多個(gè)執(zhí)行某些特定應(yīng)用功能的”功能塊”可組合構(gòu)成獨(dú)立運(yùn)行于一個(gè)站的基本單位——“進(jìn)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(diǎn)，全廠所有執(zhí)行監(jiān)控功能的進(jìn)程集成為一個(gè)軟件包(13— 3AUTO)在廠站監(jiān)控機(jī)上定義，同時(shí)又分散地將進(jìn)程分派到有關(guān)車(chē)間站的計(jì)算機(jī)上實(shí)際執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)功能的分布處理與集中監(jiān)控。
　　2．本站的進(jìn)程設(shè)置
　　北泵房監(jiān)控軟件由四個(gè)進(jìn)程組成，它們是：6SSB1—2，6SSB3—4，6ZPl2SS5，6GDYPD。
　　進(jìn)程6SSB1—2主要執(zhí)行對(duì)1—2號(hào)送水泵的定速及串級(jí)調(diào)速運(yùn)行監(jiān)控及故障報(bào)警；
　　進(jìn)程6SSB3——4主要執(zhí)行對(duì)3——4號(hào)送水泵的定速及串級(jí)調(diào)速運(yùn)行監(jiān)控及故障報(bào)警。
　　進(jìn)程6ZP12SS5主要執(zhí)行對(duì)1—2號(hào)真空泵、排水泵、及5號(hào)送水泵的監(jiān)控及故障處理。
　　進(jìn)程6GDYPD主要執(zhí)行對(duì)兩段高壓進(jìn)線(xiàn)倒閘的監(jiān)控和部分高壓配電信號(hào)的采集和監(jiān)測(cè)。及超限報(bào)警。對(duì)低壓配電和部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)及累加。
　　2．1 送水泵監(jiān)控軟件編制
　　每臺(tái)送水泵設(shè)有48個(gè)信號(hào)，其中：
　　數(shù)字輸入量28個(gè)：泵機(jī)組就地電源指示
　　　　　　　　　　泵出水閥打開(kāi)應(yīng)答指示
　　　　　　　　　　泵出水閥關(guān)閉應(yīng)答指示
　　　　　　　　　　泵出水閥全開(kāi)到位指示
　　　　　　　　　　泵出水閥全關(guān)到位指示
　　　　　　　　　　泵出水閥過(guò)力矩指示
　　　　　　　　　　開(kāi)機(jī)繼電器(1KT)吸合指示
　　　　　　　　　　停機(jī)繼電器(ZKT)吸合指示
　　　　　　　　　　控制臺(tái)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于計(jì)控狀態(tài)
　　　　　　　　　　串調(diào)柜觸發(fā)回路電源指示
　　　　　　　　　　泵電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行指示
　　　　　　　　　　串調(diào)相冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)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(jī)運(yùn)行高溫報(bào)警
　　　　　　　　　　電機(jī)高壓柜高壓合閘信號(hào)指示
　　　　　　　　　　電機(jī)高壓柜電流速斷信號(hào)指示
　　　　　　　　　　電機(jī)高壓相過(guò)負(fù)荷信號(hào)指示
　　　　　　　　　　電機(jī)高壓相閥門(mén)拒動(dòng)信號(hào)指示
　　　　　　　　　　電機(jī)高壓相通風(fēng)機(jī)故障信號(hào)指示
　　　　　　　　　　逆變高壓柜高壓合閘信號(hào)指示
　　　　　　　　　　逆變高壓柜電流速斷信號(hào)指示
　　　　　　　　　　逆變高壓柜過(guò)負(fù)荷信號(hào)指示
　　數(shù)字輸出量10個(gè)：開(kāi)／關(guān)泵項(xiàng)吊水電磁閥
　　　　　　　　　　開(kāi)泵出水閥
　　　　　　　　　　關(guān)泵出水閥
　　　　　　　　　　緊急停泵電機(jī)
　　　　　　　　　　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(kāi)送水泵機(jī)組
　　　　　　　　　　停送水泵機(jī)組
　　模擬輸入量9個(gè)： 泵電機(jī)高壓側(cè)電流
　　　　　　　　　　逆變高壓側(cè)電流
　　　　　　　　　　泵電機(jī)有功功率
　　　　　　　　　　泵電機(jī)無(wú)功功率
　　　　　　　　　　逆變有功功率
　　　　　　　　　　逆變無(wú)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(jī)調(diào)速運(yùn)行轉(zhuǎn)速
　　模擬輸出量1個(gè)： 串調(diào)裝置調(diào)速給定
　　送水泵監(jiān)控軟件邏輯框圖見(jiàn)圖(1)。

　　2．2 排水泵監(jiān)控軟件編制
　　每臺(tái)排水泵設(shè)有8個(gè)信號(hào)，其中：
　　數(shù)字輸入量6個(gè)： 泵電機(jī)電源指示
　　　　　　　　　　泵電機(jī)運(yùn)行指示
　　　　　　　　　　泵計(jì)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(gè)：開(kāi)／停泵電機(jī)
　　模擬輸人量1個(gè)：泵電機(jī)電流
　　排水泵監(jiān)控軟件邏輯框圖見(jiàn)圖(2)。

　　2.3 真空泵監(jiān)控軟件編制
　　每臺(tái)真空泵設(shè)有7個(gè)信號(hào)，其中：
　　數(shù)字輸入量3個(gè)： 泵電機(jī)電源指示
　　　　　　　　　　泵電機(jī)運(yùn)行指示
　　　　　　　　　　泵計(jì)控指示
　　數(shù)字輸出量2個(gè)： 開(kāi)／停泵電機(jī)
　　　　　　　　　　開(kāi)／關(guān)泵灌水電磁閥
　　模擬輸入量2個(gè)： 泵電機(jī)電流
　　　　　　　　　　真空罐真空度
　　真空泵監(jiān)控軟件邏輯框圖見(jiàn)圖(3)。

　　3．監(jiān)控顯示畫(huà)面
　　在SADE環(huán)境中，經(jīng)組態(tài)定義的監(jiān)控顯示畫(huà)面，是人一機(jī)交互的界面。它們通過(guò)各自畫(huà)面上的圖符、值域等與監(jiān)控進(jìn)程中功能快的輸入一輸出點(diǎn)的連接，向值班人員直觀展現(xiàn)了應(yīng)用軟件的監(jiān)測(cè)、控制、通信和故障報(bào)警處理功能。
　　本站組態(tài)定義了監(jiān)控顯示畫(huà)面22幅，定義中，注意了圖符、色彩的合理使用、動(dòng)畫(huà)效果的點(diǎn)綴與主體詞漢化等，增加了人機(jī)界面的友好性。本站在操作畫(huà)面上設(shè)計(jì)了中文主菜單選擇畫(huà)面，通過(guò)該中文畫(huà)面可直接進(jìn)入各操作畫(huà)面，操作起來(lái)直接、明了。
　　4．故障報(bào)警及處理
　　北泵房站監(jiān)控軟件在應(yīng)用開(kāi)發(fā)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)及監(jiān)控過(guò)程可能產(chǎn)生的故障安排了42種報(bào)警，報(bào)警監(jiān)視點(diǎn)多達(dá)106個(gè)。報(bào)警對(duì)象主要分為：
　　1)重大設(shè)備的運(yùn)行故障：如送水泵電機(jī)運(yùn)行電流超限；調(diào)速過(guò)程故障報(bào)警；各高壓線(xiàn)段電流、電壓超限及出廠水指標(biāo)超限等。
　　2)一般設(shè)備的運(yùn)行故障：如真空泵、排水泵運(yùn)行電流超限及各低壓線(xiàn)段電流超限等。按故障緊急程度與影響面等因素，將上述對(duì)象分成兩類(lèi)。一類(lèi)為“一般報(bào)警”(級(jí)別在80以下)，如2)；一類(lèi)為“緊急報(bào)警”(級(jí)別在80以上，含80)，如1)。
　　 “一般報(bào)警”的手段有：畫(huà)面上相應(yīng)圖符的閃爍或變色；畫(huà)面右下方出現(xiàn)報(bào)警信息行并伴有鳴響。后者是SADE內(nèi)部機(jī)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(hào)可由我們介入編制，使之具有一定的規(guī)律性，值班人員對(duì)照“清單”中相應(yīng)的含義，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間實(shí)踐，可以逐步熟悉。實(shí)現(xiàn)車(chē)間無(wú)人值守時(shí)，這兩種手段同樣可在廠站監(jiān)控機(jī)上實(shí)現(xiàn)?！熬o急報(bào)警”除了具有上述兩種手段外，再加上向廠站專(zhuān)門(mén)的中文報(bào)警機(jī)發(fā)送報(bào)警信息，伴有燈光閃爍和較強(qiáng)的鳴響，以獲得廠調(diào)度員的快速響應(yīng)。
　　對(duì)于監(jiān)控中發(fā)生的報(bào)警處理方式大致分為兩類(lèi)：一是應(yīng)用軟件自身能做出處理的，如送水泵電機(jī)運(yùn)行電流超限時(shí)的自動(dòng)停泵電機(jī)保護(hù)；集水坑水位達(dá)高水位時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)排水泵等；二是，目前還只能通過(guò)報(bào)警提示，由人工介入進(jìn)行鍵控操作(例如：出水壓力超高報(bào)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(cè)試
　　完成全部軟件設(shè)計(jì)后，對(duì)所有被控設(shè)備的控制功能進(jìn)行了準(zhǔn)確性與可靠性測(cè)試，最后全部設(shè)備的控制功能測(cè)試通過(guò)。
　　6．與MIS分系統(tǒng)的信息交接
　　本站的監(jiān)控應(yīng)用軟件，在運(yùn)行期間采集了大量的模擬量和開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)，按應(yīng)用要求的記錄頻率，加上記錄時(shí)的日期、時(shí)間，數(shù)據(jù)代號(hào)，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(gè)模擬量界面文件和一個(gè)事件／報(bào)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(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，以支持MIS分系統(tǒng)中各類(lèi)統(tǒng)計(jì)、處理、相關(guān)性分析等應(yīng)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(shí)值及每半小時(shí)累計(jì)量；各高、低壓線(xiàn)段有功功率瞬時(shí)值及每半小時(shí)累計(jì)量；出水流量瞬時(shí)值及每半小時(shí)累加量；各高、低壓線(xiàn)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(shí)，報(bào)警一旦發(fā)生，相應(yīng)的信息記錄也記載在事件／報(bào)警界面文件中，提交給MIS分系統(tǒng)，以支持其相應(yīng)的應(yīng)用功能。