項(xiàng)目名稱
湖南省洞庭湖區(qū)大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目，水處理行業(yè)。
應(yīng)用背景
湖南省地處長(zhǎng)江中游南岸，亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量豐沛，降水多集中在4~7月，極易形成洪澇災(zāi)害。全省48%的耕地必須依賴排灌泵站才能保證旱澇保收，42%的農(nóng)業(yè)人口依賴排灌泵站豐衣足食。
洞庭湖區(qū)總面積15200平方公里，是人口稠密，工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，是湖南經(jīng)濟(jì)最重要的地區(qū)；而洞庭湖區(qū)每逢汛期，外江外湖水高出垸內(nèi)地面幾米至十幾米，大型排澇泵站是該湖區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的根本保障，對(duì)湖南省的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和糧食生產(chǎn)具有關(guān)鍵意義。
湖南省洞庭湖區(qū)現(xiàn)有大型排澇泵站普遍建于上世紀(jì)60年代，機(jī)電設(shè)備老化，各類建筑物失修，管理手段落后，自動(dòng)化程度低，造成泵站整體技術(shù)狀態(tài)差，管理落后，不能適應(yīng)當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。因此進(jìn)行全面更新改造，對(duì)機(jī)電設(shè)備升級(jí)換代是保證湖區(qū)社會(huì)安定，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大項(xiàng)目。此項(xiàng)目包括對(duì)23個(gè)大型泵站的改造，分為3期實(shí)施。
客戶需求
經(jīng)過(guò)改造，實(shí)現(xiàn)大型泵站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，機(jī)組性能和效率達(dá)到先進(jìn)水平，自動(dòng)化系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，管理方便等特點(diǎn)，在保證設(shè)備運(yùn)行可靠性，穩(wěn)定性，安全性的同時(shí)，注重提高效率，降低維護(hù)成本。通過(guò)改造，使安全運(yùn)行率達(dá)到98%以上，提高管理信息化水平，使工程受益區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)有3~5年提高到6~7年，逐步達(dá)到10年標(biāo)準(zhǔn)。
計(jì)算機(jī)監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過(guò)各種傳感器，全方位采集機(jī)組和輔助設(shè)備，電氣設(shè)備及周邊設(shè)施，水工建筑物和環(huán)境數(shù)據(jù)和信息，監(jiān)視和控制泵站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行和操作，實(shí)現(xiàn)泵站的主要設(shè)備和輸配電線路的動(dòng)態(tài)監(jiān)視，測(cè)量，自動(dòng)控制和保護(hù)，實(shí)現(xiàn)泵站機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行，調(diào)度通信，實(shí)現(xiàn)泵站工程管理自動(dòng)化。
大型排澇泵站（或泵站群）優(yōu)先采用有人值班（或巡檢）方案，并在泵站監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留與上級(jí)管理部門(mén)遠(yuǎn)程通訊接口。
大型排澇泵站為每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套LCU（現(xiàn)地控制單元），并在每個(gè)泵站設(shè)置一套公用設(shè)備LCU。
機(jī)組LCU按機(jī)組對(duì)象單獨(dú)設(shè)置，負(fù)責(zé)采集每臺(tái)機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)及狀態(tài)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理的數(shù)據(jù)送到主控層，接受并處理主控層發(fā)來(lái)的各種命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)所屬設(shè)備的自動(dòng)控制。機(jī)組LCU完成機(jī)組的順控，自動(dòng)投入機(jī)組冷卻水，微機(jī)PLC裝置、通風(fēng)機(jī)，完成機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集處理，實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的控制和調(diào)節(jié)及機(jī)組溫度巡檢等。
公用設(shè)備LCU完成開(kāi)關(guān)站內(nèi)主變、站用變、線路的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)采集處理，實(shí)現(xiàn)各側(cè)斷路器的分、合閘控制。對(duì)輔機(jī)設(shè)備、防洪門(mén)、檢修門(mén)及泵站的各控制水位、流量、壓力監(jiān)測(cè)及直流220伏電源系統(tǒng)等的監(jiān)視。
同時(shí)為每套LCU控制屏設(shè)置一臺(tái)現(xiàn)地工業(yè)觸摸屏監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行，在泵站中心控制室設(shè)置計(jì)算機(jī)監(jiān)控，完成對(duì)站內(nèi)生產(chǎn)，設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，同時(shí)提供和上級(jí)管理部門(mén)遠(yuǎn)程通訊接口。
解決方案
GE Fanuc提供了優(yōu)秀自動(dòng)化解決方案，采用PACsystem控制系統(tǒng)，QuickPanel View觸摸屏，Proficy HMI/SCADA iFIX 軟件等產(chǎn)品完美實(shí)現(xiàn)了用戶需求。
LCU采用PACsystem控制系統(tǒng)，現(xiàn)地監(jiān)控使用QuickPanel View觸摸屏，中心控制室的集中監(jiān)控則使用Proficy HMI/SCADA iFIX 軟件。附圖為一個(gè)典型排澇泵站的自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：
作為泵站自動(dòng)化核心控制原件，PACsystem 提供了集先進(jìn)性，可靠性，開(kāi)放性與兼容性于一體的優(yōu)秀方案。 作為新一代控制器，PACsystem 采用了基于Intel 的處理器， C-PCI背板總線， VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的工業(yè)化平臺(tái)。
本系統(tǒng)中的CPU模塊采用P3 300M處理器，集成10M用戶內(nèi)存和10M閃存，提供了足夠的運(yùn)算能力和程序空間，并且支持所有程序和變量注釋的完整下傳和上傳，用戶可以將任何系統(tǒng)維護(hù)日志直接寫(xiě)入控制器，方便最終用戶對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)管理；采用符合標(biāo)準(zhǔn)IEEC61131的編程語(yǔ)言，提供了完善的故障診斷工具，支持不停機(jī)程序上下傳，所有模塊的帶電熱插拔，以及在線修改程序，在線調(diào)試，試用和恢復(fù)程序，以太網(wǎng)模塊的臨時(shí)IP地址設(shè)置，功能塊導(dǎo)入導(dǎo)出等大量實(shí)用功能和輔助工具，為用戶開(kāi)發(fā)和維護(hù)提供最大程度的便利，中斷功能配合大容量的內(nèi)存可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵監(jiān)控點(diǎn)的SOE紀(jì)錄，準(zhǔn)確定位故障源，通用串口支持自定義編程，可以方便連接溫度巡檢儀等各種智能設(shè)備；以太網(wǎng)模塊內(nèi)置交換機(jī)，提供兩個(gè)RJ45電氣接口，一口連接觸摸屏，一口連接中控室計(jì)算機(jī)。PACsystem已投入市場(chǎng)7年時(shí)間，正是工控產(chǎn)品生命周期的黃金時(shí)段，系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)充分的市場(chǎng)檢驗(yàn)，同時(shí)在未來(lái)的十余年內(nèi)無(wú)需擔(dān)憂備品問(wèn)題，開(kāi)放的系統(tǒng)架構(gòu)，更提供了充裕的擴(kuò)展空間。
現(xiàn)地監(jiān)控采用的QuickPanel View觸摸屏，是新一代產(chǎn)品，WindowsCE操作系統(tǒng)，12寸真彩TFT屏幕可以更方便美觀的組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)和PACsystem連接，數(shù)據(jù)響應(yīng)更加高效，和PACsystem完全集成的統(tǒng)一開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以減少用戶的學(xué)習(xí)成本，統(tǒng)一的變量庫(kù)使得觸摸屏開(kāi)發(fā)無(wú)需二次定義變量，減少了工作量和錯(cuò)誤可能。內(nèi)置腳本功能允許用戶針對(duì)特殊要求開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的應(yīng)用。
中控室監(jiān)控采用Proficy HMI/SCADA iFIX 軟件，iFIX軟件作為GE Fanuc Proficy軟件家族的一員，提供了對(duì)本地和遠(yuǎn)程系統(tǒng)的強(qiáng)大SCADA監(jiān)控。除了提供優(yōu)異的圖形監(jiān)視界面，還提供了尖端的報(bào)警管理系統(tǒng)，可以通過(guò)短信或者電子郵件提醒客戶采取行動(dòng)。VB內(nèi)置腳本工具幫助用戶輕松實(shí)現(xiàn)各種特殊定制要求，提供OPC，ODBC等各類接口，輕松連接各種數(shù)據(jù)庫(kù)和第三方軟件。獨(dú)有的安全容器技術(shù)保證用戶可以安全使用ActiveX控件，控件產(chǎn)生故障對(duì)導(dǎo)致iFIX系統(tǒng)本身崩潰。GE Fanuc更可以提供實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，WEB信息發(fā)布平臺(tái)等各種工業(yè)軟件，并和iFIX可以無(wú)縫集成，為泵站群的集中上層監(jiān)控預(yù)留了充分的擴(kuò)展空間。
實(shí)施結(jié)果
從2007年開(kāi)始，改造泵站已開(kāi)始陸續(xù)投入使用，實(shí)際證明，GE Fanuc智能平臺(tái)產(chǎn)品工作穩(wěn)定，開(kāi)發(fā)維護(hù)方便，性能優(yōu)異，保證了泵站的高效穩(wěn)定運(yùn)行，得到用戶一致認(rèn)可。
作者： 鄭翔 通用電氣發(fā)那科智能設(shè)備（上海）有限公司
