泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要點20091112

水利工程泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)

設(shè)計要點2009.11.18上?？睖y設(shè)計研究院近年來設(shè)計泵站介紹

近年來，我院先后在上海和江蘇等地區(qū)承接了二十多個泵站工程設(shè)計項目，包括上海太浦河泵站（6臺泵，每臺流量為50m3/s，設(shè)計總流量為300m3/s，配套電機1600kW）、上海清草沙水庫引水泵站（

6臺立式同步電動機，每臺額定功率為3150kW、設(shè)計總流量為200m3/s）和南水北調(diào)東線工程泗陽泵站（

6臺電壓等級為10kV的3150kW同步電動機，總流量為198m3/s），江蘇連云港市臨洪東泵站（裝機12臺，總功率24000kW，單機流量30m3/s，）上?？睖y設(shè)計研究院近年來設(shè)計泵站介紹蘇州市城市中心區(qū)防洪工程十一座控制建筑物中八個樞紐，即：青龍橋、東風(fēng)新、元和塘、澹臺湖、外塘河、胥江、上塘河、婁江水利樞紐；以及無錫市仙蠡橋、江尖、利民橋、北興塘等水利樞紐；常州市橫塘河北樞紐;鎮(zhèn)江市引航道水利樞紐工程.上海勘測設(shè)計研究院近年來設(shè)計泵站介紹太浦河泵站工程位于江蘇省吳江市境內(nèi)的太浦閘南側(cè)，距東太湖2km，與已建太浦河節(jié)制閘并列布置。工程于2000年12月28日開工建設(shè)。工程由抽水泵站、攔污柵閘、公路橋、上下游進出水渠、變電站等組成。太浦河泵站共裝6臺泵，每臺泵流量為50m3/s，設(shè)計總流量為300m3/s，配套1600kW電機6臺。在2004年實現(xiàn)了在泵站現(xiàn)地和上海市區(qū)遠方自動開停機。太浦河泵站工程上?？睖y設(shè)計研究院近年來設(shè)計泵站介紹太浦河泵站：2005年水利部優(yōu)質(zhì)工程獎。2005年上海市優(yōu)秀工程勘察設(shè)計獎一等獎2006年國家優(yōu)質(zhì)工程獎銀質(zhì)獎2006年中國電力優(yōu)質(zhì)工程獎2006年第六屆詹天佑土木工程獎――大獎，泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要點在上海院，本人先后參加并主持了以上這些項目的電氣設(shè)計工作，目前這些項目絕大部分均已經(jīng)順利投入運行。下面我想就本人參加這些泵站設(shè)計工作的一些體會和總結(jié)，向各位領(lǐng)導(dǎo)和同行進行匯報，若有不當(dāng)之處，敬請原諒。一、水利工程泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制對象水利工程泵站計算機監(jiān)控對象主要包括：主水泵、變速箱及主水泵出水口閘門啟閉設(shè)備同步電動機及勵磁設(shè)備、異步電動機、軟起動器或者變頻器技術(shù)供水泵（冷卻供水泵、循環(huán)供水泵）節(jié)制閘及船閘閘門啟閉設(shè)備、船閘通航信號設(shè)備包括LED顯示屏消防供水泵、滲漏排水泵、檢修排水泵、部分泵站還有沖淤泵清污設(shè)備（清污機、皮帶輸送機）一、水利工程泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制對象7、35KV及10KV電源進線保護及測控設(shè)備8、高壓開關(guān)柜及保護設(shè)備、主變壓器、站用變、電容器補償設(shè)備、0.4kV開關(guān)柜等9、備用柴油發(fā)電機10、蓄電池及直流系統(tǒng)設(shè)備11、UPS電源設(shè)備12、工業(yè)電視及視頻監(jiān)視系統(tǒng)二、

監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計算機監(jiān)控系統(tǒng)均采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由調(diào)度中心遠方控制級、控制室主控級和現(xiàn)地控制單元組成。主控級設(shè)備和現(xiàn)地控制單元通過光纖以太網(wǎng)連接在一起，既實現(xiàn)了設(shè)備集中管理、分散控制的功能，又避免了集中控制系統(tǒng)危險度集中、不易擴展和控制電纜用量大等缺點，可以實現(xiàn)信息、控制、管理上的集中，功能及控制風(fēng)險上的分散。2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)除一些規(guī)模比較小，設(shè)備布置相對比較集中泵站推薦采用總線網(wǎng)外，一般泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)我們均選用冗余光纖以太環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，樞紐內(nèi)監(jiān)控主機、通信計算機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等上位機設(shè)備以及各現(xiàn)地控制單元PLC均掛在以太網(wǎng)上，PLC通過現(xiàn)場總線同直流系統(tǒng)、高低壓柜內(nèi)保護裝置、軟啟動器及現(xiàn)場各種智能電力儀表、自動化設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用了光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)故障冗余功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)某一點出現(xiàn)故障時，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)50～500ms內(nèi)自動轉(zhuǎn)換為總線結(jié)構(gòu)運行，可確保系統(tǒng)實現(xiàn)無擾動運行。實踐證明，使用效果非常好。無錫利民橋計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖上海清草沙水庫引水泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖三、監(jiān)控系統(tǒng)主控級配置泵站設(shè)集中控制室，在控制室布置監(jiān)控系統(tǒng)主控級設(shè)備。主控級設(shè)備包括操作員工作站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信計算機、視頻服務(wù)器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、打印機及UPS電源、部分泵站設(shè)有大屏幕投影儀等設(shè)備。三、監(jiān)控系統(tǒng)主控級配置一般我們在控制室設(shè)置2臺監(jiān)控主機和一臺通信計算機，2臺監(jiān)控主計算機，1主1從，形成冗余熱備。對一些規(guī)模較小泵站，也有只采用一臺監(jiān)控主機和一臺通信計算機。有些泵站，由于要求在副廠房控制室及管理樓控制室均能對樞紐主要設(shè)備進行遠程控制，因此在上述兩處都配置了監(jiān)控計算機，但管理樓監(jiān)控計算機控制優(yōu)先級高于副廠房監(jiān)控計算機。四、監(jiān)控系統(tǒng)主控級功能監(jiān)控系統(tǒng)主控級功能包括：與上級部門聯(lián)網(wǎng)（通過通信計算機實現(xiàn)）、數(shù)據(jù)采集與處理、實時控制和調(diào)節(jié)、優(yōu)化經(jīng)濟運行、數(shù)據(jù)通信、時鐘同步、歷史數(shù)據(jù)庫與運行管理功能、系統(tǒng)自診斷與自恢復(fù)、人機聯(lián)系、培訓(xùn)仿真、系統(tǒng)維護及軟件開發(fā)等上海勘測設(shè)計研究院近年來設(shè)計一些泵站設(shè)備配置青龍橋東風(fēng)新澹臺湖江尖樞紐仙蠡橋利民橋電動機額定電壓0.4kV10kV10kV10kV10kV10kV電動機容量（kW）4X3154X2503X8003X8005X6304X630電動機型式異步異步異步異步同步同步是否配軟起動器軟起動軟起動軟起動無無無水泵流量(m3/s)4X5,雙向4X5,雙向3X20

單向3X20

單向5X15

單向4X15

單向節(jié)制閘規(guī)模1X8米1X8米3X10米3X28米3X16米1X16米節(jié)制閘啟閉機型式液壓液壓卷揚機液壓液壓卷揚機上?？睖y設(shè)計研究院近年來設(shè)計一些泵站設(shè)備配置青龍橋東風(fēng)新澹臺湖江尖仙蠡橋利民橋上位機配置1臺監(jiān)控主機和一臺通信計算機1臺監(jiān)控主機和一臺通信計算機2臺監(jiān)控主機和一臺通信計算機1臺監(jiān)控主機和1臺通信計算機南樞紐2臺監(jiān)控主機和一臺通信計算機北樞紐1臺監(jiān)控主機和一臺通信計算機2臺監(jiān)控主機和一臺服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)型式總線網(wǎng)冗余光纖環(huán)網(wǎng)冗余光纖環(huán)網(wǎng)冗余光纖環(huán)網(wǎng)冗余光纖環(huán)網(wǎng)冗余光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換機型號CTRLinkEISC12-100T/FT10美國TSCCarat5008系列美國科動CTRLink系列赫斯曼MICE3000系列赫斯曼MICE3000系列美國N-TRON508FX2系列PLC型號GE90-30系列GE90-30系列Premium系列Premium系列Premium系列Premium系列PLC數(shù)量3臺6臺9臺7臺12臺11臺監(jiān)控軟件品牌WEBACCESS軟件WEBACCESS軟件WEBACCESS軟件WEBACCESS軟件WEBACCESS軟件WEBACCESS軟件微機保護裝置GE公司F650系列西門子公司7SJ62系列西門子公司7SJ62系列施耐德公司Sepam20系列ALSTOM公司P127/P241系列施耐德公司Sepam40系列攝像機數(shù)量和型式4只，全部為帶云臺一體化攝像機18只，其中定焦攝像機8只23只，其中定焦攝像機6只8只，全部為帶云臺一體化攝像機北樞紐

9只，南樞紐

6只，全部為帶云臺一體化攝像機21只，其中定焦攝像機6只I/O點

統(tǒng)計上述6個城市防洪水利樞紐工程各個PLC控制柜總的I/O點匯總表，包括開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、溫度采集模塊，但沒有包括各個智能自動裝置通過通信口數(shù)據(jù)總線向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送的狀態(tài)信息等信息量泵站名稱青龍橋東風(fēng)新澹臺湖江尖仙蠡橋利民橋I/O點數(shù)量388393553426668494五、UPS電源設(shè)備選擇

水利工程泵站我們一般配置一套220V閥控式免維護直流電源系統(tǒng)，容量不小于80AH。用于控制、保護、信號和UPS電源，這時UPS不自帶蓄電池。

如果需要進行遠方操作控制，建議在泵站進水口和出水口配置帶云臺控制和夜視功能的攝像機。在閘門啟閉機旁，配固定式一體化攝像機，對啟閉機操作進行遠方監(jiān)視。無錫北興塘泵站集中控制室六、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機配置遵循以下原則按“無人值班”（少人值守）的原則設(shè)計；采用全計算機監(jiān)控和應(yīng)急的手動控制相結(jié)合（在控制室和現(xiàn)地均應(yīng)設(shè)置緊急停機按鈕）；控制優(yōu)先權(quán)順序為現(xiàn)地級、主控級、遠方控制中心。系統(tǒng)應(yīng)高度可靠，可以將局部故障對整個系統(tǒng)正常運行的影響降低到最低限度；采用分層分布式開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)軟、硬件的擴充。系統(tǒng)應(yīng)該采取有效的防雷措施。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，軟件是系統(tǒng)的靈魂，為構(gòu)建一個高效的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，必須選擇合適的軟件。軟件主要包括操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、通信軟件和控制應(yīng)用軟件等。目前常用于監(jiān)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)主要有Unix和Windows兩種類型。Unix是一種多人多任務(wù)的作業(yè)系統(tǒng)，它的好處是，一臺電腦可以同時服務(wù)許多使用者，而每一個使用者也可在同一時間執(zhí)行多個工作。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件一般來言，一部主機的CPU大部分的時間都是在等候使用者的所下達的指令而已，真正在工作的時間其實不多；所以使用者只要使用終端機聯(lián)機到一部Unix主機，該部主機即可讓所有的使用者共享資源，而不需再在每個、劃算的做法。一般使用Unix作業(yè)系統(tǒng)主要是在大型水電站、政府機構(gòu)、學(xué)?；蚴茄芯繖C構(gòu)等。Unix系統(tǒng)雖然具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能，病毒少，系統(tǒng)穩(wěn)定，速度快，但并不是最好用的系統(tǒng)。一則Unix系統(tǒng)安裝麻煩、操作復(fù)雜，二則熟悉Unix的人也不是很多。對于只有一般計算機水平的操作員來說很難入門。在水利工程項目當(dāng)中，由于監(jiān)控系統(tǒng)相對而言不是很復(fù)雜，所以Unix應(yīng)用較少。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件目前為大家所熟悉的操作系統(tǒng)是Microsoft公司W(wǎng)indows家族操作系統(tǒng)。Windows操作系統(tǒng)中文界面友好，幫助功能很強，軟件開發(fā)很多，很容易普及，的確是一個很好用的系統(tǒng)。Windows操作系統(tǒng)，安裝容易，維護、管理、開發(fā)都很方便，但也有一些缺點，如系統(tǒng)穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)功能都比Unix要稍遜一籌，而且基于Windows平臺的病毒很多。從水利工程的實際情況出發(fā)，Windows操作系統(tǒng)是一款比較適合的操作系統(tǒng)。Windows家族成員眾多，主要有Windows2000、Windows2003、WindowsXP、WindowsVista等等，對于我們監(jiān)控系統(tǒng)來說主要還是穩(wěn)定、可靠。Windows2000是水利工程常用的操作系統(tǒng)，該版本的操作系統(tǒng)以穩(wěn)定和實時著稱。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件但隨著時間的流逝，Microsoft公司不斷推出新產(chǎn)品，目前對Windows2000已經(jīng)不再提供技術(shù)支持。Windows2003/XP/Vista是我們的新選擇，由于還有很多廠商未提供Vista的技術(shù)支持，故目前在水利工程中可選擇WindowsServer2003作為操作系統(tǒng)。WindowsServer2003作為微軟有史以來最強大的操作系統(tǒng)平臺，于2003年5月23日在中國正式發(fā)布。WindowsServer2003是一個全面的、完整的和可靠的服務(wù)器操作系統(tǒng)，他減少了成本，增加了計算操作的效率，幫助IT人員事半功倍。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件WindowsServer2003擁有更高的執(zhí)行效率。不少系統(tǒng)集成上和IDC技術(shù)人員都表示:WindowsServer2003比Windows2000advancedServer擁有更高的執(zhí)行效率，通過測試，發(fā)現(xiàn)：兩臺主要配件相同的服務(wù)器，一臺裝WIN2000高級服務(wù)器，一臺裝WIN2003服務(wù)器企業(yè)版，結(jié)果采用同樣方式測試出來的各項成績均出現(xiàn)或多或少的差異，某些測試中的差距甚至達到接近20%的水平，而如果要從硬件設(shè)施方面去提高系統(tǒng)20%的性能，其開銷是非常之大的。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件通過對比多項測試的成績，大致得出以下結(jié)論：在比較簡單的應(yīng)用中，WindowsServer2003和Windows2000advancedServer差距不大，不過，對一些復(fù)雜的應(yīng)用，Server2003的效率會高出一些，特別是在WEB應(yīng)用中優(yōu)勢更加明顯，平均算下來，大概會有5%～8%的差距。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件控制應(yīng)用軟件是一個綜合性軟件，商業(yè)化程度也很高，目前主流產(chǎn)品主要包括：Wonderware公司的InTouch、研華公司的WebAccess、ARCinformatique公司的PcVue、施耐德的VijeoCitect和GEFanuc公司的iFIX，這幾家產(chǎn)品雖各有特點，但均屬于專業(yè)功能軟件的范疇。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件公司名稱美國Wonderware研華法國ARCInformatique施耐德GEFanuc產(chǎn)品IntouchWebAccessPCVueVijeoCitectiFIX圖形及組態(tài)方案圖形功能一般圖形功能較差圖形功能強大,支持多種圖形格式,可使用256種顏色,支持漸變圖形功能很強圖形功能很強動畫支持二維動畫動畫效果差支持3D動畫支持二維動畫支持二維動畫數(shù)據(jù)點管理強弱很強強很強網(wǎng)絡(luò)功能強很強強強強通信功能很強強很強強一般有效點數(shù)無論是否

I/O點，包括全局變量，都占用Tag點數(shù)無論是否

I/O點，包括全局變量，都占用Tag點數(shù)只算I/O點數(shù)，內(nèi)部變量不算只算I/O點數(shù)，內(nèi)部變量不算只算I/O點數(shù)，內(nèi)部變量不算七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件公司名稱美國Wonderware研華法國ARCInformatique施耐德GEFanuc產(chǎn)品IntouchWebAccessPCVueVijeoCitectiFIX打印功能一般弱，無法生成需要的報表強強強加密鎖硬件狗硬件狗硬件狗硬件狗硬件狗VBA腳本無，實現(xiàn)復(fù)雜功能較麻煩無支持支持支持VCR錄像回放無無有無無OPC雙向單向雙向雙向雙向其他智能符號管理器支持IE遠方編程管理有超過22萬點成功案例功能強大，適合于大中小型工程超過1萬點性能有所下降七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件隨著國內(nèi)系統(tǒng)集成商以市場需求為導(dǎo)向的不斷發(fā)展和研發(fā)能力的大大提高，已經(jīng)可以初步實現(xiàn)在統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、統(tǒng)一硬件平臺上進行統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理、專業(yè)功能與綜合功能相協(xié)調(diào)的真正的“集控及信息管理系統(tǒng)”的軟件方案；該軟件下設(shè)各功能入口：如設(shè)備控制，圖像監(jiān)視，水情測報、安全監(jiān)測、文檔管理與共享，行政管理等，該軟件還有諸如信息地圖檢索、關(guān)鍵詞檢索工具，權(quán)限管理工具等，可使本系統(tǒng)不同的客戶根據(jù)自己的需求和權(quán)限享受不同的服務(wù)，只要鼠標(biāo)點擊其功能入口，即可進入各自想查看的內(nèi)容；還可以一個基于web頁面的網(wǎng)站的形式開發(fā)，允許經(jīng)廣域網(wǎng)被客戶訪問。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件在蘇州城市防洪工程中，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件平臺我們實現(xiàn)了統(tǒng)一，均采用WEBACCESS組態(tài)軟件。該軟件是完全基于瀏覽器的組態(tài)軟件，它對所有工程的建立、設(shè)置、繪圖及節(jié)點管理（下載、啟動和重新起動遠程接點）都可以在標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器中完成。通過使用標(biāo)準(zhǔn)的IE瀏覽器,用戶可以通過因特網(wǎng)在任何地方用軟件的客戶端對樞紐中的設(shè)備進行監(jiān)視和控制,并且還能在IE瀏覽器中完成整個工程的建立與運行,具有傳輸算法強、網(wǎng)絡(luò)實時性高、網(wǎng)絡(luò)控制安全的特點。該軟件在512K的INTERNET上可以實現(xiàn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)2秒內(nèi)刷新，畫面切換5秒內(nèi)刷新，是同類軟件中遠程實時性最強的。七、集中監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件該組態(tài)軟件支持視頻系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)頁面的集成，可將視頻主機的現(xiàn)場實時畫面通過以太網(wǎng)集成于監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控界面中，讓操作人員在實施操作的同時，可以看到現(xiàn)場的真實反應(yīng)動作，并且可以在監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)視頻系統(tǒng)的云臺控制、變焦等遠程操作指令。網(wǎng)絡(luò)管理層無限擴展（即客戶端免費無限）：WebAccess開放了網(wǎng)絡(luò)管理層的擴展空間，使工程中管理層的管理人員同時監(jiān)控數(shù)無限擴展，并且軟件部分沒有任何費用及授權(quán)的限制。工程可以根據(jù)未來網(wǎng)絡(luò)的需要隨時增加網(wǎng)絡(luò)管理層的監(jiān)控數(shù)量，為工程的未來的增值需求提供廣闊空間。八、現(xiàn)地控制單元配置方案

現(xiàn)地控制單元通常指現(xiàn)地控制LCU（LocalControlUnit），是控制泵站運行的優(yōu)先權(quán)最高一級自動控制單元，一般要求即使在主控級或者上位機和網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，它也能保證泵閘正常運行和程序控制的各種運行操作。八、現(xiàn)地控制單元配置方案現(xiàn)地LCU（LocalControlUnit）配置恰當(dāng)合理，提供必要的軟硬件設(shè)備條件是實現(xiàn)集中控制的基礎(chǔ)?，F(xiàn)地LCU（按照監(jiān)控對象及地理位置進行劃分，對于我們水利泵站工程一般有泵組LCU、公用LCU、閘門LCU等，現(xiàn)地LCU要求能不依賴于計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機獨立完成監(jiān)控工作。八、現(xiàn)地控制單元配置方案根據(jù)水泵流量和裝機功率，泵站的規(guī)模一般分為大（1）型、大（2）型、中型、?。?）型、?。?）型，泵站內(nèi)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的配置根據(jù)泵站規(guī)模大小進行配置。泵站LCU配置有多種不同的方式，我們可以簡單的歸納為三種類型。八、現(xiàn)地控制單元配置方案第一種類型泵站全站配置一套LCU，監(jiān)控泵站內(nèi)的所有設(shè)備，包括主機和輔機等設(shè)備，各受控設(shè)備通過硬接點、模擬量和現(xiàn)場總線等方式與LCU連接，實現(xiàn)泵站集中監(jiān)控。LCU由單臺PLC組成，PLC的所有I/O模塊集中組屏。這種類型常用于小型泵站的計算機監(jiān)控。八、現(xiàn)地控制單元配置方案第二種類型是泵站內(nèi)全站配置一套LCU，LCU由一套PLC組成，但PLC是由PLC主站+多個遠程I/O從站（遠程RTU）組成，主站和從站之間通過現(xiàn)場總線進行通信。各遠程I/O控制站分布在現(xiàn)場受控設(shè)備，通過硬接點和模擬量采集現(xiàn)場信號，并發(fā)出控制指令，實現(xiàn)計算機集中監(jiān)控。這用類型的監(jiān)控方式，PLC主站一般布置在中控室或繼保室，各遠程I/O布置在泵房或輔機現(xiàn)地，減少了控制電纜的連接，比第一種類型的控制模式有所改進。這種類型常用于中小型泵站計算機監(jiān)控。八、現(xiàn)地控制單元配置方案第三種類型是按照分層分布進行設(shè)計，全站以泵組為安裝單位進行劃分，每一臺泵組配置一套LCU，多臺泵組配置多套LCU，各LCU由相互獨立的PLC組成，各LCU之間通過以太網(wǎng)進行通信，實現(xiàn)泵站的全廠集控，另外還可根據(jù)用途的不同配置公用LCU，輔機LCU等，這種控制模式下，各LCU相互獨立，安裝單位劃分清楚，各泵組檢修方便，不互相干擾，是一種比較理想的控制模式，但由于配置比較復(fù)雜，因此投資較大，適用于大中型泵站。八、現(xiàn)地控制單元配置方案現(xiàn)地PLC控制柜是控制設(shè)備運行的優(yōu)先權(quán)最高一級自動控制單元，即使在主控級或者網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，只要PLC本身不出現(xiàn)故障，它也能保證被控制設(shè)備正常運行和程序控制的各種運行操作。在現(xiàn)地PLC控制柜上，均配有觸摸屏，以便萬一在主控級或者網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，在現(xiàn)地可以方便進行控制操作。八、現(xiàn)地控制單元配置方案現(xiàn)地控制單元設(shè)手動/自動切換開關(guān)，可進行手動操作（為了簡化控制回路接線和提高可靠性，主泵現(xiàn)地控制單元沒有設(shè)置獨立于PLC外的手動控制回路，手動操作最終也是通過PLC輸出進行控制，輔機及閘門的現(xiàn)地控制單元則分別設(shè)置獨立于PLC外的控制回路，可在PLC退出運行時進行現(xiàn)地手動控制）。八、現(xiàn)地控制單元地控制單元主要功能包括：對水泵、船閘、套閘、節(jié)制閘的自動控制，實現(xiàn)在現(xiàn)地的開、關(guān)、停及其他的智能化操作，與上位機通信，接收開/停機等命令；巡測控制對象電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、溫度及各設(shè)備位置狀態(tài)；向上位機發(fā)送實時運行信息；數(shù)據(jù)采集、處理和系統(tǒng)自診斷；人工鍵入指令，實施自動開停機等操作；顯示控制對象運行狀態(tài)各類參數(shù)；運行狀態(tài)識別，故障多重保護等。八、現(xiàn)地控制單元泵站內(nèi)設(shè)置的安防及視頻監(jiān)視系統(tǒng)在此也視為現(xiàn)地控制單元的范圍，即在各閘門內(nèi)外河側(cè)安裝視頻監(jiān)視攝像機，用于監(jiān)視閘門的動作情況、河道水位及該閘站的周圍情況。裝設(shè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，可使運行值班人員在控制室隨時獲得設(shè)備運行的實時圖象，并可對現(xiàn)場圖象存檔與再現(xiàn)，對遠方控制命令進行驗證，可以確保遠方控制操作安全。該系統(tǒng)一般與計算機監(jiān)控系統(tǒng)共用同一網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備以及數(shù)據(jù)、圖象等綜合信息的全方位監(jiān)控，對保障設(shè)備安全運行，加快事故、故障處理，方便設(shè)備調(diào)試、維護、檢修工作，減輕值班人員勞動強度。八、現(xiàn)地控制單元現(xiàn)地控制單元以可編程序控制器PLC為控制核心，采用分布式結(jié)構(gòu)布置在設(shè)備現(xiàn)場。由于工業(yè)用PLC高度的可靠性和對環(huán)境的適應(yīng)性，各個PLC控制柜就近布置在被控制設(shè)備現(xiàn)地，通過光纖以太網(wǎng)相互連接。PLC控制柜就近布置在現(xiàn)場，可以大大節(jié)省控制電纜。每一個現(xiàn)地PLC控制柜都具有自己特定的功能,通過網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)了控制功能就地分布。由于采用分布式結(jié)構(gòu)，任何一個PLC控制設(shè)備故障都只影響局部功能。八、現(xiàn)地控制單元蘇州城市防洪工程，由于景觀要求，初步設(shè)計時，結(jié)構(gòu)設(shè)計的泵房面積都很小，或者說一開始土建在規(guī)劃設(shè)計時，并沒有給泵組現(xiàn)地PLC控制柜預(yù)留安裝位置，在后期設(shè)計的工程，比如外塘河、胥江、澹臺湖，通過優(yōu)化布置，均實現(xiàn)了泵組PLC控制柜現(xiàn)地布置。無錫市我們設(shè)計的4個泵站，泵組PLC控制柜均布置在現(xiàn)地機旁。如果布置位置合適，基本上不會出現(xiàn)由于現(xiàn)地PLC控制柜設(shè)備布置機旁現(xiàn)地而增大泵房面積。無錫市北興塘水利樞紐泵房無錫市北興塘水利樞紐泵房機旁屏無錫市江尖水利樞紐泵房現(xiàn)地PLC控制柜九、泵組PLC控制柜布置泵組PLC控制柜負責(zé)主泵、電動機及電動機開關(guān)柜的監(jiān)視控制。除青龍橋和東風(fēng)新外，均布置于泵組機旁，可方便地在現(xiàn)地對主泵及電動機進行操作。泵組PLC通過通訊接口與智能測量儀表通信。原則上參與開停機流程控制的信息量（比如進水口和出水口閘門開關(guān)量、模擬量）以及控制命令盡量通過泵組PLC進行，避免通過網(wǎng)絡(luò)從其他PLC采集信號和發(fā)控制命令，以保證流程運行的迅速可靠。九、泵組PLC控制柜布置對泵組現(xiàn)地PLC控制柜設(shè)計，我們傾向于一對一或者一對二控制。即一臺（或者二臺）水泵電動機及其進出口閘門控制配置一面PLC控制柜。具體來講就是：對10KV同步電動機泵組，一般是一臺泵組配置一面PLC控制柜；對10KV異步電動機泵組，一般采用二臺泵組合用一套PLC控制柜。

對380伏低壓電動機泵組我們一般全站共用一組PLC.九、泵組PLC控制柜布置以往通常習(xí)慣做法是整個泵站全部泵組合用一套PLC控制柜，當(dāng)然其控制柜中PLC檔次選擇比較高，甚至是采用冗余熱備型PLC。相對來講，現(xiàn)在我們設(shè)計強調(diào)分散控制，但每個控制柜中選用的PLC檔次可以適當(dāng)降低，這樣每個PLC出現(xiàn)故障將只影響到一臺泵組或者二臺泵組，各個單元功能劃分明確，可靠性更高，不會出現(xiàn)一旦PLC故障造成整個泵站都停止運行嚴(yán)重事故，這對城市防洪工程來講，尤其重要。因為關(guān)鍵時刻一旦出現(xiàn)這種情況，將會造成嚴(yán)重后果。九、泵組PLC控制柜布置另外，我們這種設(shè)計，也更符合分層分布式現(xiàn)代計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計理念，也更加節(jié)省控制電纜。另外，在泵組現(xiàn)地控制柜我們同時還設(shè)有當(dāng)泵組PLC故障時的硬接線冗余緊急停機回路，在控制柜和中控室都設(shè)有緊急停機按鈕，通過硬接線冗余回路緊急停機。元和塘泵站泵組現(xiàn)地控制箱十、公用PLC控制柜公用PLC控制柜均布置于電氣設(shè)備室，主要負責(zé)除主水泵電動機開關(guān)柜外的10kV及400V開關(guān)柜、清污機、檢修排水泵、滲漏排水泵等公用設(shè)備的監(jiān)控。在我們后期設(shè)計的泵站，在清污機、檢修排水泵、滲漏排水泵設(shè)有小型輔機PLC，由輔機PLC對這些設(shè)備進行控制，十、公用PLC控制柜公用PLC控制柜我們一般設(shè)置觸摸屏，可通過觸摸屏完成10KV或者6KV開關(guān)柜斷路器的遠方分合閘、滲漏排水泵的遠方起停以及清污機的遠方開停操作，并同時監(jiān)視上述設(shè)備的運行狀態(tài)。公用PLC還通過通信接口實現(xiàn)與直流系統(tǒng)、智能測量儀表、UPS的通信。十、公用PLC控制柜所有現(xiàn)地PLC控制柜，我們只在滲漏排水泵現(xiàn)地控制箱設(shè)置有完全獨立于PLC的冗余控制回路接線，以防止在公用PLC由于各種原因退出運行或者故障時，仍然能夠保證水利樞紐排水系統(tǒng)正常工作。為此，在滲漏集水井，除配置超聲波水位計外，另外還配有浮球水位計，實現(xiàn)滲漏排水冗余控制。十一、閘門PLC控制柜閘門PLC控制柜負責(zé)閘門啟閉和開度控制。閘門啟閉機分為液壓式和卷揚機兩種，液壓式啟閉機PLC控制柜我們一般布置在液壓泵房，另在閘門現(xiàn)地設(shè)置小型閘門現(xiàn)地控制箱控制閘門開啟（其控制并入泵組PLC控制柜）。液壓控制系統(tǒng)一般采用兩面柜子：一面動力柜，一面PLC控制柜。卷揚式啟閉機控制箱一般就布置在起閉機現(xiàn)地。一般優(yōu)先采用成套廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，盡量少用非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。十一、閘門PLC控制柜液壓式啟閉機PLC控制柜由于液壓系統(tǒng)各個生產(chǎn)廠控制工藝流程不同，在閘門PLC控制柜供貨問題上，一般有兩種做法：一是由啟閉機制造廠自己配套提供，另外就是由計算機監(jiān)控系統(tǒng)集成商提供。十一、閘門PLC控制柜從目前實際效果來看，我們設(shè)計更傾向于由計算機監(jiān)控系統(tǒng)集成商統(tǒng)一供貨。主要原因如下：如果PLC控制柜是由啟閉機制造廠負責(zé)提供，雖然制造廠對自己液壓系統(tǒng)控制工藝流程熟悉，但對PLC電氣設(shè)計不熟悉，一般也是外委其他其他單位承擔(dān)，費用比較高，實際上并不節(jié)省投資，也給設(shè)計配合帶來不便。另外也有可能在控制PLC選型上與泵站其他部分PLC選型不一致（雖然可以在標(biāo)書中要求他們一致），給整個監(jiān)控系統(tǒng)通信配合和后期維護帶來不便，需要增加備品備件種類和數(shù)量。十一、閘門PLC控制柜卷揚啟閉機一般采用直接起動，主要是由于閘門屬于重載型起重設(shè)備，閘門啟閉機電動機多選用YZ系列起重電機，其功率一般不超過30kW，多見為22kW，直接起動，可保證啟動力矩，啟動壓降不小于85~90％（根據(jù)水電站機電設(shè)計手冊電氣一次第十一章第三節(jié)相關(guān)內(nèi)容

P475），據(jù)此而選擇的變壓器容量會比較大，但由于啟閉機為短時負荷，往往要求將變壓器容量縮小，要求降低啟動電流倍數(shù)，故推薦使用變頻器起動，保證起動力矩。十一、閘門PLC控制柜增加變頻器后，閘門LCU通過控制啟閉機用電的頻率來起動電動機，起動時，頻率較低，慢慢提高頻率，達到起動力矩后，打開制動器，繼續(xù)提高輸出頻率，提升閘門，到全開位置，停機時也通過變頻停機，變頻器配置制動電阻，吸收勢能。變頻器帶通信接口，通過現(xiàn)場總線與PLC通信。值得注意的是，制動器需要單獨配置電氣回路，便于與變頻器配合。十二、閘門開度儀開度儀在閘門的控制中擔(dān)任著重要的角色。其主要功能在對閘門的啟閉過程進行完整性監(jiān)視，保證閘門的安全運行。目前常用的閘門開度儀主要有通過鋼絲繩閘門開度儀和靜磁柵閘門開度儀。鋼絲繩閘門開度儀，主要由旋轉(zhuǎn)編碼器、拉繩機溝和顯示表頭組成。編碼器是以數(shù)字化信息將角度、長度的信息以編碼的方式輸出的傳感器，編碼器分為兩種：增量型和絕對型，我們常用的絕對型編碼器。這種開度儀是目前使用最普遍的閘門開度儀之一，可分為內(nèi)置式和外置式。十二、閘門開度儀我們常用的是外置式，其優(yōu)點，體積小，安裝相對簡便；缺點，機械強度不高。內(nèi)置式主要用于液壓系統(tǒng)，其優(yōu)點，美觀，將機械強度不高的鋼絲繩裝置內(nèi)置于油缸中避免外界影響；缺點，油缸制造工藝復(fù)雜，成本高，維護不便。十二、閘門開度儀上海精浦機電有限公司代理產(chǎn)品德國海德漢絕對值多圈編碼器是一款常用的產(chǎn)品，具有高精度，大量程測量，反應(yīng)快，數(shù)字化輸出，體積小，重量輕，機構(gòu)緊湊，安裝方便，維修簡單，工作可靠等特點。閘門開度儀表頭與編碼器的連接只需要一根SSI電纜，開度儀通過SSI電纜對編碼器進行供電，并采集其數(shù)據(jù)（SSI格雷碼）。十二、閘門開度儀這種開度儀適用范圍非常廣泛，工程中常見的閘門均適用，如卷揚或液壓啟閉的直升門、升臥門、臥倒門等。在閘門需要糾偏的場所亦可使用。其顯示表頭可配精浦公司的GP1312系列顯示控制儀表,GP1312RL/XH是一款不錯的產(chǎn)品。近期精浦公司與美國捷安浦公司合作推出的CANopen總線輸出絕對值編碼器與總線型定位功能控制器PFC也是一個新的選擇。十二、閘門開度儀靜磁柵閘門開度儀核心部件是靜磁柵長行程位移傳感器，它由磁柵尺和探測桿兩部分構(gòu)成。磁柵尺內(nèi)置進口磁敏線性陣列和“磁源成像”計算機解析系統(tǒng)，仿游標(biāo)卡尺差分刻度測微原理工作。探測桿結(jié)合一組多支點滾輪盒牢固地安裝在油缸上，通過探測桿前端的萬向連接器與油缸前部相連。油缸伸縮移動時，帶動探測桿在滾輪盒約束的通道上前后運動，在磁柵尺中感應(yīng)出精密絕對位移測量值。這種類型的閘門開度儀主要用于液壓系統(tǒng)，其主要特點是機械強度和適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，比起其它位移檢測技術(shù)，具有特別顯著的優(yōu)勢，并且整套傳感器可以直接長期置于水下工作。十三、清污機現(xiàn)地控制箱清污機現(xiàn)地控制箱布置在現(xiàn)場清污機旁，一般由公用PLC的進行監(jiān)控（部分工程有的清污機廠家控制箱自帶PLC）。有自動/手動控制開關(guān)，可以自動/手動控制，自動控制由公用PLC根據(jù)攔污柵兩側(cè)水壓差或定時或者根據(jù)水泵啟動情況自動啟停清污機；手動控制由操作人員在現(xiàn)地手動控制。十四、PLC設(shè)備比選水利工程現(xiàn)地控制單元一般采用以可編程邏輯控制器PLC

（ProgrammableLogicController）為基礎(chǔ)的系統(tǒng)架構(gòu)，現(xiàn)地控制單元以PLC為控制核心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制輸出。可編程控制器PLC按工業(yè)環(huán)境使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，可靠性高，抗振等性能好，接插性能好，整機可靠性高。主要由電源模塊、CPU模塊、開入模塊、開出模塊、模入模塊、模出模塊、溫度量輸入模塊、特殊功能模塊、PLC背板和接插件等設(shè)備組成。十四、PLC設(shè)備比選可編程序控制器PLC產(chǎn)品眾多，不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重，因此PLC的選型成為監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要內(nèi)容，選型的適當(dāng)與否關(guān)系到整個監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是否合理、特殊功能的實現(xiàn)以及經(jīng)濟可靠。十四、PLC設(shè)備比選PLC的選擇首先應(yīng)考慮其可靠性，從品牌著手進行選擇，然后在再從PLC的機型、CPU指標(biāo)、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面進行綜合考慮。目前，PLC的國外品牌很多，常見的品牌主要有羅克韋爾自動化（A-B）、施耐德、GE、西門子、ABB等廠商，國內(nèi)只有南京南瑞自控一家。從技術(shù)性能指標(biāo)來看這些品牌都各有千秋，但差別不大。十四、PLC設(shè)備比選從水利行業(yè)出發(fā)，常用的品牌主要有羅克韋爾自動化（A-B）、施耐德、GE這參加公司的產(chǎn)品，下表為幾種常用PLC性能比較表。本表只列出水利工程中一些常用的PLC型號，一些其他產(chǎn)品如A-B公司的PLC-5和GEFanuc公司的新產(chǎn)品PAC系列，VersaMax以及一些小型PLC都沒有列出。此表僅供參考，宜根據(jù)實用要求進行選擇。十四、PLC設(shè)備比選公司RockwellABRockwellABSchneiderSchneiderGEFanucGEFanuc產(chǎn)品ControlLogixCompactLogixModiconQuantumModiconPremium90709030模塊帶電插拔能力所有模塊均能帶電拔插，CPU可以插在任意槽位不能所有模塊均能帶電拔插，CPU固定槽位不能所有模塊均不能帶電拔插所有模塊均不能帶電拔插雙CPU熱備可靠性兩主機互為熱備，通過光纜連接不能兩主機互為熱備，通過光纜連接不能兩主機互為熱備，通過光纜連接不能實現(xiàn)真正意義上的雙擊熱備雙CPU熱備實時性硬件，40～50ms以下-硬件，

13～48ms，不超過一個掃描周期-中，60~80ms軟件切換，較復(fù)雜直接上網(wǎng)能力能直接上網(wǎng)能直接上網(wǎng)能直接上網(wǎng)，進行Web連接能直接上網(wǎng)，進行Web連接能直接上網(wǎng)能直接上網(wǎng)十四、PLC設(shè)備比選公司RockwellABRockwellABSchneiderSchneiderGEFanucGEFanuc產(chǎn)品ControlLogixCompactLogixModiconTSXQuantumModiconTSXPremium90709030與保護、勵磁、表計通信能力根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀選用I/O硬接點，串行口或現(xiàn)場總線根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀選用I/O硬接點，串行口或現(xiàn)場總線根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀選用I/O硬接點，串行口或現(xiàn)場總線根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀選用I/O硬接點，串行口或現(xiàn)場總線根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀選用I/O硬接點，串行口或現(xiàn)場總線根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀選用I/O硬接點，串行口