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[摘 要]针对大中型泵站自动化监测、控制系统的总体规划进行分析和介绍，为实现自动化监控促进本身发展，实现对大中型泵站的研究，提出了借助计算机实现对泵站的控制。泵站危机监控系统囊括多种内容，泵站自动化控制系统有现场设备管控、设备监测管理、站区服务通信等不同部分。在自动化控制系统中使用微机监控系统不仅可以避免造成不必要的设备故障，甚至还可以为枢纽运行管理和决策调整提供便利。
[关键词]大中型泵站;微机自动化;监控系统
[中图分类号]TV675 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–0–02
[Abstract]A reasonable analysis and introduction of the overall planning of the automatic monitoring and control system of large and medium-sized pumping stations is carried out. In order to realize automatic monitoring and promote its own development and realize the research of large and medium-sized pumping stations， it is proposed to control the pumping station with the help of computers. The crisis monitoring system of the pumping station includes a variety of contents. The automatic control system of the pumping station has different parts such as on-site equipment management and control， supporting equipment monitoring and management， and station area service communication. The use of a microcomputer monitoring system in an automated control system can not only avoid unnecessary equipment failures， but can even provide convenience for hub operation management and decision-making adjustments.
[Keywords]large and medium-sized pumping station; microcomputer automation; monitoring system
随着计算机技术和网络技术、自动化技术的快速发展，在实际运行过程中建立了完善而高效的监测系统，为管控系统提供技术支持。微机监控作为自动控制系统一部分，能够促进系统完善保证系统更加可靠，在实际运行过程中还可以避免出现设备事故保证设备运行故障的降低。
1 泵站微机监控系统组成
（1）大中型泵站自动化控制系统中微机监控系统主要包括主辅机的自动控制、励磁装置、主机自动调节、微机保护等不同部分，采用监控方式可以选择分散、集中，甚至两者相结合的监控方式。其中励磁控制电机可以根据市场实际供需来选择，选择数字化微机磁装置之后，设计人机界面，人机界面主要是通过液晶汉字来显示，参数设定使用菜单操作全部強电输入，在输入CPU系统之前经过隔离设备进一步转化为弱电信号。输入信号、输出信号在通过光隅隔离之后，信号被隔离放大，随后再输出。实际上除了国内对微机系统进行积极研究之外，美国通用电气公司的微机系统也实现了集成化，该公司的微机型管理器综合了保护、控制、通信、故障检测、功率测量为一体。在参数设定阶段可以通过表面设置键盘直接输入下达指令，技术人员也可以通过上位机下载。该公司生产的主机主要使用SR469微机，在具体运用过程中起到保护、控制、检测电机容量的作用，站变使用的SR750微机型馈线来保护线路与小型变压器。在监控系统中上位机使用EC2000配置SQL Server数据软件，具备web功能，能够计入当外局域网实时发送与监测数据，实现广域网的全部用户浏览，其中涉及到重要监测数据。
（2）监控单元通过主辅机控制、主机自动调节两个部分实现。具体系统选择两套性能优良、容量合理且可靠性高的设备来实现，每个控制单元都使用PLC，均是以工业级、太网专用模块、主控计算机来连接发挥本身性能，保证数据能够高效而可靠传输。主控计算机使用PLC实现监控和数据采集，根据压力量、电量、水位等，由PLC发送指令实现控制，做好设备管理。
2 微机监控系统特征分析
微机监控系统综合保护、检测、管控、通信等功能保证电源和通信稳定，不会对彼此造成影响，充分保护电源，而且不会受到通信和运动方面的影响，能够完全独立进行工作。其中励磁硬件设备的使用模块化设计主要是为了方便后期泵站运行过程中维修和维护，设备参数设置可以按照现场需求键入，也可以通过上位机下载。除了闸门的PLC控制系统之外，系统内其他不同部分与上位机之间使用同样的通信协议，这确保了系统内部通信的可靠与完整，保护整个系统实现了与PLC通信，让整个系统更有层次感更丰满，符合分布式系统构造的相关要求。不同系统之间能够联网运行，也可以独立运行为系统功能发挥提供可能，彼此之间的影响力非常小，甚至可以根据管理需要来合理选择，提高了整个系统安全系数。该系统还可以按照上下游水位和叶片角度变化等自动分析计算机组的流量、水量等做好记录。 3 微机监控系统在大中型泵站自动化控制系统中的运用
3.1 监测功能
监测功能主要体现在上位机能够实现对整个系统设备运行参数和运行状态的监控，站变、主电机电流变化、主变电设备温度变化都与保护单元有关系，通过PLC与上位机通信实现信息交换。在系统中水压力、油压力、气压力等需要与系统内压力变送器进行变化，之后在PLC与上位机交换信息实现信息下达。励磁装置运行状态监测出来电数据由通信电缆的PLC和上位机传输通信实现，励磁电机融合控制器上面有显示屏，能直接显示所监控的机组运行情况。系统的闸门开关、上下游水位、叶片角度、储油罐位等均是现场设备所采集。大型泵站的自动化系统主要就是实现检测、监测、测量功能，根据设备实际运行情况检测、采集、记录，超限报警等。如采集超声波水位检查设备运行情况，将超声波水位检查情况通过PLC转换变成数字参数，经由通信网络将数字传输到上位机反馈给管理人员。在设备管理位置得到信号之后反向检测判断电压实际运行情况。在实际运行过程中整个生产环节设备的开启、关闭、二次设备运行状态、保护设备、报警信号等均是依靠PLC控制系统实现，经过控制系统监测运行。
3.2 微机励磁功能
上位机通过设定闭环来实现功率调节，调节恒定功率、恒无功率的运行情况。一旦上位机发生故障，励磁综合控制器就会通过键盘来调节主要参数实现控制。上位机能够实时记录晶闸管励磁装置中设备运行参数详细情况，并且作出反应。如果电机发生励磁保护性跳闸，导致装置运行不正常或者是出现失控情况，不仅是在上位机中出现信号提示，在设备的液晶显示屏中也都会出现相关信号。
3.3 控制与管理功能
微机监控系统通过上位机实现对刀闸、断路器、站变断路器侧储能、分合闸的控制，现场控制单元根据实际指令下达主机断路器、分合闸的控制命令。叶片角度大小按照实际运行情况来调节。空压机和公排水泵的开与停主要是通过上位机设置来设定参数实现监控单位的自动调节。同时因为微机监控系统在上位机上面设置报警装置，一旦发生故障就会发出警报;上位机还有系统运行不同参数设置的菜单栏，系统运行过程中运维管理人员可以通过点击鼠标来获得上位机中菜单选项，如了解主机运行参数和技术参数等，针对辅机系统中的水位、水压力、油位等了解清晰，根据实际情况采取合理措施来控制。在报警装置中通过故障画面来了解设备实际运行情况，了解主辅机的运行情况。设备管理人员还可通过鼠标和键盘来调整设备的运行参数和运行方式，实现叶片调整等。为进一步实现管理，微机监控系统设置了多层防护程序实现对系统的控制，尤其是断路器关闭之前需要做好各种合闸工作，因为上位机一旦关闭之后就无法顺利完成下一步操作。
3.4 保护功能
微机监控系统最显著的方式就是保护设备，根据监控实际情况来判断设备是否故障，根据实际情况记录发生故障的时间和类型，进一步反映出故障的各种数据和波形，倘若存在故障则可以根据实际情况采取合理措施进行控制。系统上位机借助PLC实现轮流查询和保护装置，如果出现保护动作则PLC需要将保护跳闸事件、报告、自检报告等上传至上位机系统中实现对系统的保护。主机保护系统装置能够实现过流和低频率保护、过负荷保护等。除了电量保护之外，主机的推力瓦温度和励磁系统参数状态保护功能也均逐步实现。主机温度保护手段一般有两种方式，如接入温度电阻实现逻辑分析判断，或者是借助压力式温度计将开关量接入到PLC在主机跳闸方面进行控制。主变设备可以保护低电压和过流现象，过激磁、零序电压等。只需要在使用之前设定参数主变就可以在运行过程中根据实际情况采取合理措施做好保护。具体保护还可以针对温度、主变本体中的瓦斯保护等。站变的保护功能主要体现在过流和速断方面，能够快速消除故障实现对设备的保护。
4 大型泵站微机监控系统的结构
4.1 集中式控制系统
这是一种直接监控方式，由计算机和接口、辅助备件组成，实现系统的控制，所有控制系统均是计算机完成，适合简单的控制手段。這种控制系统整体结构简单且运行方便，但也存在明显缺点：整个系统所有控制的任务集中在同一个计算机中，一旦计算机出现故障必然导致整个系统工作停止，控制功能无法实现，控制现场大量模拟信号在经过变送器、电缆之后传输到计算机系统，而传输电缆之间串扰、干扰，导致监控精度不高。整个控制系统在扩展的时候需要重新修订系统结构，而这种方式导致系统扩展性差，无法适应泵站微机监控系统发展的要求。针对集中式监控系统中存在的各种缺陷和不足，目前这种控制系统已经无法适应泵站微机监控系统实际发展需要，目前泵站监控系统广泛使用分布式计算机监控，也叫做DCS。
4.2 DCS监控系统
这是一种集中操作管理、分级分散控制的系统，为保证系统的灵活性和可靠性，系统一般使用分层分布，以太网、串口通信、现场总线相结合的网络结构。在泵站微机监控系统中从整体上划分为两级，分别的是就地控制、集中控制。就地控制主要是由PLC、微机保护、微机励磁等实现。集散式控制系统主要是针对整体机组、辅助实现独立控制，进行数据采集。一般人们将其设置在中央控制室内，由监控服务器、工程师工作站、辅机组成。为保证泵站的安全稳定运行，控制方式一般有顺序控制、现场手动控制等方式。如果选择顺序控制方式系统相关设备相互连锁，通过点击监控系统实现对整个系统的控制，所有执行过程受到程序控制。而单步控制和手动控制不受到系统连锁控制的影响，设备自身能够实现独立运行和日常维护。后面两种方式主要区别单步控制，单步控制是微机的画面按钮实现对微机系统的控制。整个系统控制一般分为四个等级，分别是直接测控、过程优化、生产管理、决策经营等。
4.3 现场总线控制
现场总线控制系统将计算机技术、通信技术、计算机网络技术引入到工业控制领域内形成开放式互联网，既可以实现同层网络互联，也可以实现不同层网络互联。现场设备处理中以微处理器为核心实现现场智能设备管理，这种方式能够实现互联网、互操作。这里简单分析该方式ID特征：通信线道和生产方式相连接，使用现场通信网络与现场设备、仪表相互链接实现数字化传输，保证信号转换精度，提高了数字信号的可信性。将控制功能分散给现场设备与仪表，用户可以灵活选择某一种模块精组态实现控制，将控制功能彻底下放到生产环节实现真正的彻底控制。
现有的泵站微机监控系统构建方式是硬件和软件模块组态根据用户实际情况和特征来建立监控系统，使用全开放和全分布式控制结构实现分层式管理。基本原理是使用以太技术运用在工业控制网络内使用可编程控制器PLC作为控制单位，独立与上位机、主机连接实现通信。
5 结束语
泵站运行并非是独立的个体，在整个系统内泵站之间有密切关系。因此在实现泵站内部机组优化的基础上还应针对泵站的关联部分进行合理调配分析，实现对整个流域内泵站串联管理，实现水资源的优化利用。
参考文献
[1] 邱华.泵站联合调度自动化控制研究——以玉溪东片区引水工程为例[J].计算机科学与应用，2019，9（6）：7.
[2] 宋磊.泵站电气自动化控制中智能化技术的发展及应用[J].百科论坛电子杂志，2019（6）：386-387.
[关键词]大中型泵站;微机自动化;监控系统
[中图分类号]TV675 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–0–02
[Abstract]A reasonable analysis and introduction of the overall planning of the automatic monitoring and control system of large and medium-sized pumping stations is carried out. In order to realize automatic monitoring and promote its own development and realize the research of large and medium-sized pumping stations， it is proposed to control the pumping station with the help of computers. The crisis monitoring system of the pumping station includes a variety of contents. The automatic control system of the pumping station has different parts such as on-site equipment management and control， supporting equipment monitoring and management， and station area service communication. The use of a microcomputer monitoring system in an automated control system can not only avoid unnecessary equipment failures， but can even provide convenience for hub operation management and decision-making adjustments.
[Keywords]large and medium-sized pumping station; microcomputer automation; monitoring system
随着计算机技术和网络技术、自动化技术的快速发展，在实际运行过程中建立了完善而高效的监测系统，为管控系统提供技术支持。微机监控作为自动控制系统一部分，能够促进系统完善保证系统更加可靠，在实际运行过程中还可以避免出现设备事故保证设备运行故障的降低。
1 泵站微机监控系统组成
（1）大中型泵站自动化控制系统中微机监控系统主要包括主辅机的自动控制、励磁装置、主机自动调节、微机保护等不同部分，采用监控方式可以选择分散、集中，甚至两者相结合的监控方式。其中励磁控制电机可以根据市场实际供需来选择，选择数字化微机磁装置之后，设计人机界面，人机界面主要是通过液晶汉字来显示，参数设定使用菜单操作全部強电输入，在输入CPU系统之前经过隔离设备进一步转化为弱电信号。输入信号、输出信号在通过光隅隔离之后，信号被隔离放大，随后再输出。实际上除了国内对微机系统进行积极研究之外，美国通用电气公司的微机系统也实现了集成化，该公司的微机型管理器综合了保护、控制、通信、故障检测、功率测量为一体。在参数设定阶段可以通过表面设置键盘直接输入下达指令，技术人员也可以通过上位机下载。该公司生产的主机主要使用SR469微机，在具体运用过程中起到保护、控制、检测电机容量的作用，站变使用的SR750微机型馈线来保护线路与小型变压器。在监控系统中上位机使用EC2000配置SQL Server数据软件，具备web功能，能够计入当外局域网实时发送与监测数据，实现广域网的全部用户浏览，其中涉及到重要监测数据。
（2）监控单元通过主辅机控制、主机自动调节两个部分实现。具体系统选择两套性能优良、容量合理且可靠性高的设备来实现，每个控制单元都使用PLC，均是以工业级、太网专用模块、主控计算机来连接发挥本身性能，保证数据能够高效而可靠传输。主控计算机使用PLC实现监控和数据采集，根据压力量、电量、水位等，由PLC发送指令实现控制，做好设备管理。
2 微机监控系统特征分析
微机监控系统综合保护、检测、管控、通信等功能保证电源和通信稳定，不会对彼此造成影响，充分保护电源，而且不会受到通信和运动方面的影响，能够完全独立进行工作。其中励磁硬件设备的使用模块化设计主要是为了方便后期泵站运行过程中维修和维护，设备参数设置可以按照现场需求键入，也可以通过上位机下载。除了闸门的PLC控制系统之外，系统内其他不同部分与上位机之间使用同样的通信协议，这确保了系统内部通信的可靠与完整，保护整个系统实现了与PLC通信，让整个系统更有层次感更丰满，符合分布式系统构造的相关要求。不同系统之间能够联网运行，也可以独立运行为系统功能发挥提供可能，彼此之间的影响力非常小，甚至可以根据管理需要来合理选择，提高了整个系统安全系数。该系统还可以按照上下游水位和叶片角度变化等自动分析计算机组的流量、水量等做好记录。 3 微机监控系统在大中型泵站自动化控制系统中的运用
3.1 监测功能
监测功能主要体现在上位机能够实现对整个系统设备运行参数和运行状态的监控，站变、主电机电流变化、主变电设备温度变化都与保护单元有关系，通过PLC与上位机通信实现信息交换。在系统中水压力、油压力、气压力等需要与系统内压力变送器进行变化，之后在PLC与上位机交换信息实现信息下达。励磁装置运行状态监测出来电数据由通信电缆的PLC和上位机传输通信实现，励磁电机融合控制器上面有显示屏，能直接显示所监控的机组运行情况。系统的闸门开关、上下游水位、叶片角度、储油罐位等均是现场设备所采集。大型泵站的自动化系统主要就是实现检测、监测、测量功能，根据设备实际运行情况检测、采集、记录，超限报警等。如采集超声波水位检查设备运行情况，将超声波水位检查情况通过PLC转换变成数字参数，经由通信网络将数字传输到上位机反馈给管理人员。在设备管理位置得到信号之后反向检测判断电压实际运行情况。在实际运行过程中整个生产环节设备的开启、关闭、二次设备运行状态、保护设备、报警信号等均是依靠PLC控制系统实现，经过控制系统监测运行。
3.2 微机励磁功能
上位机通过设定闭环来实现功率调节，调节恒定功率、恒无功率的运行情况。一旦上位机发生故障，励磁综合控制器就会通过键盘来调节主要参数实现控制。上位机能够实时记录晶闸管励磁装置中设备运行参数详细情况，并且作出反应。如果电机发生励磁保护性跳闸，导致装置运行不正常或者是出现失控情况，不仅是在上位机中出现信号提示，在设备的液晶显示屏中也都会出现相关信号。
3.3 控制与管理功能
微机监控系统通过上位机实现对刀闸、断路器、站变断路器侧储能、分合闸的控制，现场控制单元根据实际指令下达主机断路器、分合闸的控制命令。叶片角度大小按照实际运行情况来调节。空压机和公排水泵的开与停主要是通过上位机设置来设定参数实现监控单位的自动调节。同时因为微机监控系统在上位机上面设置报警装置，一旦发生故障就会发出警报;上位机还有系统运行不同参数设置的菜单栏，系统运行过程中运维管理人员可以通过点击鼠标来获得上位机中菜单选项，如了解主机运行参数和技术参数等，针对辅机系统中的水位、水压力、油位等了解清晰，根据实际情况采取合理措施来控制。在报警装置中通过故障画面来了解设备实际运行情况，了解主辅机的运行情况。设备管理人员还可通过鼠标和键盘来调整设备的运行参数和运行方式，实现叶片调整等。为进一步实现管理，微机监控系统设置了多层防护程序实现对系统的控制，尤其是断路器关闭之前需要做好各种合闸工作，因为上位机一旦关闭之后就无法顺利完成下一步操作。
3.4 保护功能
微机监控系统最显著的方式就是保护设备，根据监控实际情况来判断设备是否故障，根据实际情况记录发生故障的时间和类型，进一步反映出故障的各种数据和波形，倘若存在故障则可以根据实际情况采取合理措施进行控制。系统上位机借助PLC实现轮流查询和保护装置，如果出现保护动作则PLC需要将保护跳闸事件、报告、自检报告等上传至上位机系统中实现对系统的保护。主机保护系统装置能够实现过流和低频率保护、过负荷保护等。除了电量保护之外，主机的推力瓦温度和励磁系统参数状态保护功能也均逐步实现。主机温度保护手段一般有两种方式，如接入温度电阻实现逻辑分析判断，或者是借助压力式温度计将开关量接入到PLC在主机跳闸方面进行控制。主变设备可以保护低电压和过流现象，过激磁、零序电压等。只需要在使用之前设定参数主变就可以在运行过程中根据实际情况采取合理措施做好保护。具体保护还可以针对温度、主变本体中的瓦斯保护等。站变的保护功能主要体现在过流和速断方面，能够快速消除故障实现对设备的保护。
4 大型泵站微机监控系统的结构
4.1 集中式控制系统
这是一种直接监控方式，由计算机和接口、辅助备件组成，实现系统的控制，所有控制系统均是计算机完成，适合简单的控制手段。這种控制系统整体结构简单且运行方便，但也存在明显缺点：整个系统所有控制的任务集中在同一个计算机中，一旦计算机出现故障必然导致整个系统工作停止，控制功能无法实现，控制现场大量模拟信号在经过变送器、电缆之后传输到计算机系统，而传输电缆之间串扰、干扰，导致监控精度不高。整个控制系统在扩展的时候需要重新修订系统结构，而这种方式导致系统扩展性差，无法适应泵站微机监控系统发展的要求。针对集中式监控系统中存在的各种缺陷和不足，目前这种控制系统已经无法适应泵站微机监控系统实际发展需要，目前泵站监控系统广泛使用分布式计算机监控，也叫做DCS。
4.2 DCS监控系统
这是一种集中操作管理、分级分散控制的系统，为保证系统的灵活性和可靠性，系统一般使用分层分布，以太网、串口通信、现场总线相结合的网络结构。在泵站微机监控系统中从整体上划分为两级，分别的是就地控制、集中控制。就地控制主要是由PLC、微机保护、微机励磁等实现。集散式控制系统主要是针对整体机组、辅助实现独立控制，进行数据采集。一般人们将其设置在中央控制室内，由监控服务器、工程师工作站、辅机组成。为保证泵站的安全稳定运行，控制方式一般有顺序控制、现场手动控制等方式。如果选择顺序控制方式系统相关设备相互连锁，通过点击监控系统实现对整个系统的控制，所有执行过程受到程序控制。而单步控制和手动控制不受到系统连锁控制的影响，设备自身能够实现独立运行和日常维护。后面两种方式主要区别单步控制，单步控制是微机的画面按钮实现对微机系统的控制。整个系统控制一般分为四个等级，分别是直接测控、过程优化、生产管理、决策经营等。
4.3 现场总线控制
现场总线控制系统将计算机技术、通信技术、计算机网络技术引入到工业控制领域内形成开放式互联网，既可以实现同层网络互联，也可以实现不同层网络互联。现场设备处理中以微处理器为核心实现现场智能设备管理，这种方式能够实现互联网、互操作。这里简单分析该方式ID特征：通信线道和生产方式相连接，使用现场通信网络与现场设备、仪表相互链接实现数字化传输，保证信号转换精度，提高了数字信号的可信性。将控制功能分散给现场设备与仪表，用户可以灵活选择某一种模块精组态实现控制，将控制功能彻底下放到生产环节实现真正的彻底控制。
现有的泵站微机监控系统构建方式是硬件和软件模块组态根据用户实际情况和特征来建立监控系统，使用全开放和全分布式控制结构实现分层式管理。基本原理是使用以太技术运用在工业控制网络内使用可编程控制器PLC作为控制单位，独立与上位机、主机连接实现通信。
5 结束语
泵站运行并非是独立的个体，在整个系统内泵站之间有密切关系。因此在实现泵站内部机组优化的基础上还应针对泵站的关联部分进行合理调配分析，实现对整个流域内泵站串联管理，实现水资源的优化利用。
参考文献
[1] 邱华.泵站联合调度自动化控制研究——以玉溪东片区引水工程为例[J].计算机科学与应用，2019，9（6）：7.
[2] 宋磊.泵站电气自动化控制中智能化技术的发展及应用[J].百科论坛电子杂志，2019（6）：386-387.