丘學榮 吳彥輝
深圳市自來水(集團)有限公司

一　概況

　　涌水廠是深圳市經濟特區西部最大的凈水廠，始建于85年，于87年10月投產，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，供水規模增至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”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月實現全廠車間無人值守的集中監控方式，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”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，根據配水管網對服務壓力和流量的要求，由廠調度確定并電話通知本車間；排水泵根據集水坑水位、真空泵根據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手動單機操作。在電氣回路中，僅有風機和水泵設有聯鎖。高、低壓開關柜倒閘均為人工操作，電量和儀表讀數需值班人員定時抄表記錄。

三 現本站實現監控功能

　　本站具有獨立計控系統配置，運行本站監控軟件。通過設備就地操作箱轉換開關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、選擇不同計控方式(自動、聯控或單步);通過顯示器可監視設備實時工況、運行參數和故障報警。如其他子站一樣，通過通信網絡廠站可以對本站進行監測和控制，在廠站顯示器上可顯示本站全部監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據，提供給MIS系統使用。
　　1、控制功能
　　在計控工作方式下，設備控制又分自動、聯控和單步三種方式，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，在轉換開關處于計控位置時，便立即進入自動控制狀態。如排水泵根據集水坑水位、真空泵根據真空吊水要求自動進行開停控制。送水泵開?？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，系統具有對設備的狀態和參數實時監測功能。監測信號的設置是根據設備控制流程需要、保護設備安全需要、生產管理需要和提供設備故障查詢而選定的。
　　在本站中，監測信號包含有：
　　(1)開關量信號
　　設備狀態——如：泵開／停狀態，開關柜臺／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——如：泵電流，泵有功;
　　生產參數——如：出廠水壓力，出廠水流量;
　　控制參數——如：真空度，清水池水位；
　　配電參數——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
　　作為一個節點機，本站通過以太網同廠站實現通信，通信采用422—485串行通信方式，波特率為9.6K，站內數據刷新時間為1秒。
　　本站368個I／O信號(近800根導線)在完成接線后，經檢驗全部連接正確。187個開關信號的邏輯正確，與現場設備狀態完全相符。98個模擬量信號，用標準信號檢測，
　　其精度優于0．1％。電腦顯示讀數與數字式二次儀表讀數比較，誤差優于0．5％；與指針式二次儀表讀數比較，誤差優于1％。

四　監控軟件編制

　　1．開發環境
　　北泵房監控軟件是在SCADA應用開發環境SADE上開發的，SADE提供類似于邏輯控制圖的圖形語言作為監控應用軟件的開發工具。“功能塊”是SADE的最小構成模塊，提供了包括信號采集、控制邏輯、數值運算、計時、報警、歷史記錄等功能塊。塊中含有反映其執行特性的參數定義。根據應用要求，實現塊與塊之間的“連接”(某塊的輸出點連接下一塊的輸入點)，其執行順序從上游塊到下游塊，多個執行某些特定應用功能的”功能塊”可組合構成獨立運行于一個站的基本單位——“進程”。為了充分發揮SADE支持“集散型”監控結構模式的特點，全廠所有執行監控功能的進程集成為一個軟件包(13— 3AUTO)在廠站監控機上定義，同時又分散地將進程分派到有關車間站的計算機上實際執行，以實現功能的分布處理與集中監控。
　　2．本站的進程設置
　　北泵房監控軟件由四個進程組成，它們是：6SSB1—2，6SSB3—4，6ZPl2SS5，6GDYPD。
　　進程6SSB1—2主要執行對1—2號送水泵的定速及串級調速運行監控及故障報警；
　　進程6SSB3——4主要執行對3——4號送水泵的定速及串級調速運行監控及故障報警。
　　進程6ZP12SS5主要執行對1—2號真空泵、排水泵、及5號送水泵的監控及故障處理。
　　進程6GDYPD主要執行對兩段高壓進線倒閘的監控和部分高壓配電信號的采集和監測。及超限報警。對低壓配電和部分現場數據的采集、監測及累加。
　　2．1 送水泵監控軟件編制
　　每臺送水泵設有48個信號，其中：
　　數字輸入量28個：泵機組就地電源指示
　　　　　　　　　　泵出水閥打開應答指示
　　　　　　　　　　泵出水閥關閉應答指示
　　　　　　　　　　泵出水閥全開到位指示
　　　　　　　　　　泵出水閥全關到位指示
　　　　　　　　　　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
　　　　　　　　　　控制臺轉換開關處于計控狀態
　　　　　　　　　　串調柜觸發回路電源指示
　　　　　　　　　　泵電機啟動運行指示
　　　　　　　　　　串調相冷卻風機啟動運行指示
　　　　　　　　　　串調裝置處于故障狀態指示
　　　　　　　　　　串調柜交流接觸器(1JLC)吸合指示
　　　　　　　　　　串調柜交流接觸器(1JLCa)吸合指示
　　　　　　　　　　串調柜交流接觸器(2JLC)吸合指示
　　　　　　　　　　串調柜交流接觸器(3JLC)吸合指示
　　　　　　　　　　串調柜交流接觸器(4JLC)吸合指示
　　　　　　　　　　泵頂吊水到位指示
　　　　　　　　　　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
　　數字輸出量10個：開／關泵項吊水電磁閥
　　　　　　　　　　開泵出水閥
　　　　　　　　　　關泵出水閥
　　　　　　　　　　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： 泵電機高壓側電流
　　　　　　　　　　逆變高壓側電流
　　　　　　　　　　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
　　　　　　　　　　串調裝置逆變低壓側直流電壓
　　　　　　　　　　串調裝置逆變低壓側直流電流
　　　　　　　　　　串調裝置電機調速運行轉速
　　模擬輸出量1個： 串調裝置調速給定
　　送水泵監控軟件邏輯框圖見圖(1)。

　　2．2 排水泵監控軟件編制
　　每臺排水泵設有8個信號，其中：
　　數字輸入量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
　　排水泵監控軟件邏輯框圖見圖(2)。

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

　　3．監控顯示畫面
　　在SADE環境中，經組態定義的監控顯示畫面，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了應用軟件的監測、控制、通信和故障報警處理功能。
　　本站組態定義了監控顯示畫面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
　　北泵房站監控軟件在應用開發根據采集的數據及監控過程可能產生的故障安排了42種報警，報警監視點多達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；畫面右下方出現報警信息行并伴有鳴響。后者是SADE內部機制產生的英文信息行，不太直觀，但由于信息行中8位代號可由我們介入編制，使之具有一定的規律性，值班人員對照“清單”中相應的含義，經過一段時間實踐，可以逐步熟悉。實現車間無人值守時，這兩種手段同樣可在廠站監控機上實現?！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送報警信息，伴有燈光閃爍和較強的鳴響，以獲得廠調度員的快速響應。
　　對于監控中發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，則由調度根據生產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分系統的信息交接
　　本站的監控應用軟件，在運行期間采集了大量的模擬量和開關量數據，按應用要求的記錄頻率，加上記錄時的日期、時間，數據代號，數據值等，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分系統中的“信息交接軟件”掃描存入其相應的數據庫，以支持MIS分系統中各類統計、處理、相關性分析等應用功能，提高全廠的生產管理水平。
　　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，以支持其相應的應用功能。