三遥系统在水源地的应用

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　　摘要：水源地三遥控制系统包括： PLC无线控制终端、上位监控系统（包括主调度机及上位终端）、无线通信网络。三遥系统即遥测、遥控、遥信。水源地三遥系统采用JSY型该系统基本以计算机网络，工业PC+PLC(RTU)为主体，把实时监控管理扩展成联网控制及信息管理，成为分散型综合信息自控管理系统。采用RTU型实时数传电台，可以接受、发射同步进行，实现了数据及时性，同步跟踪，避免了数据的滞后。
　　关键词：三遥系统；实时数传电台；使用情况
　　Three the system of far-away place control application
　　in headwaters ground
　　 China power investment corporation north China branchWangJianqiang
　　Abstract： Headwaters ground three control from a distance the system system include: The PLC lead-in control terminal, place of honor supervises and control the system( include the lord adjust a machine and place of honor terminals), lead-in correspondence network.Three the system of far-away place control namely telemetering, control from a distance, the letter of far-away place control .Headwaters ground three far-away place control systems adoption JSY type that system are basic with the calculator network, industry PC+ PLC( RTU) for corpus, supervise and control the management to the solid hour to expand the 联 net controls and the information manages, becoming the dispersion type synthesize the information from control to manage the system.Adoption RTU type solid hour number conduct electricity the set, can accept, shoot synchronous proceeding, realizes data on time sex, synchronous follow, after avoiding the Fall behind of the data.
　　Key word: Three the system of far-away place control ;Solid hour the number conducts electricity the set;Usage circumstance
　　 水源地三遥控制系统包括： PLC无线控制终端、上位监控系统（包括主调度机及上位终端）、无线通信网络。水源地遥控系统设在水源地升压泵站控制室，由升压泵站控制室的上位监控系统直接控制。上位监控系统包括上位终端、主调度机及后台监视机，上位终端由PLC模块构成，用于升压泵站电气设备（包括升压泵）的控制和测量，上位终端采用集中组柜方式；主调度机主要由工业控制机、超短波无线数传电台、UPS后备电源、直流稳压电源、多媒体设备、网络接口、高增益全向天线等设备组成。各深井泵房分别设PLC无线控制终端，主要由终端控制柜、PLC模块、无线数传电台、电流电压变送器、定向天线、稳压电源等组成。主调度机与各远程终端之间采用无线电通讯方式。终端设备与安装于现场的一次仪表连接，采集现场实时运行数据，包括：供电电压、设备运行电流、压力、水位、流量、门禁等参数。
　　 遥测、遥控、遥信，简称三遥系统。河津电厂水源地现有18座井，目前供水能力为7.5万m3/d。河津电厂水源地“三遥”系统始建于1999年，采用MRC型电厂水源地深井泵群微机无线测控系统，它是一种主从式的多机集散控制系统。它由一台主机(工业PC机）作为调度端，若干台从机作为执行端，调度端以无线数据传输机作为数据传手段对远方分散的多个执行端进行数据采集处理实现遥控、遥测、遥信，达到监视和控制整个系统的目的。采用的无线数传电台是一种轮询传输方式，即每2秒检测一个点，当其中一个机井发生故障，需要等30~36秒之后，值班人员才可以知道，在调度上产生了滞后，甚至有产生机毁的可能性，不便于实时掌控。分析以上事故消息滞后的原因根本在于：数传机发送数据和接收数据占用通道是分时共用的，而且通道属于仅有通道，即每台机井也是采取分时共用通道。
　　 当时由大连电子研究所提供，系统可靠性、稳定性均较差，特别是配套仪表的性能、品质较差，始终未达到预期目的。随着科学技术的发展，该系统已经不能满足现场生产的需要，同时由于备件的淘汰，维护成本居高不下，并且由于设备的老化，造成系统的运行不稳定。配件供应困难，运行程序完全封闭，使用功能少，无法进行数据统计、报表打印、等工作。随着电子元器件的逐年老化损坏，系统故障率升高，部分设备退出运行，系统难以适应生产需要。
　　 MRC型无线测控系统目前存在的问题如下表：
　　
　　
　　 2005年我们对水源地三遥系统进行了改造，改造水源地三遥系统采用JSY型该系统基本以计算机网络，工业PC+PLC(RTU)为主体，把实时监控管理扩展成联网控制及信息管理，成为分散型综合信息自控管理系统。具有功能完善、分散自治、灵活可靠、操作容易、维护简便等优点。特别是软件工程的发展，使软件的维护和变更工作已无需软件工程师来做，可满足现代化水源地过程控制、优化调度、管理的需要。为了彻底杜绝故障的发生，采用独立通道，主站点和各机井之间通讯时刻在线，原因在于：每台机井分别提供了两条通道，发射和接收数据同步进行。好比交通公路，以前是单行线，现在是双行线，而且各行其道，有效的保证了机井数据的实时性。
　　 一、硬件部分
　　 1、无线数传电台实时全双工通讯。
　　 2、单井PLC硬件部份采用小型一体化，集成CPU、开关量模块、通讯模块。
　　 3、无限数传电台传输响应滞后时间＜300ms，满足PLC实时数据的需求。
　　 4、主控室PLC采用和单井设备一致，在PLC级联时，方便日后扩展。
　　 5、主控计算机采用工控机，实现双机热备冗佘。
　　 6、RTU载波频率符合现有频率范围。
　　 二、软件部份
　　 MRC型与JSY型功能比较
　　
　　
　　 经过比较，我们挑选了各种性能均符合要求的CPM2A-30MRD-型的PLC，随后我们根据PLC的功能挑选了数传电台、天线、模拟量模块等配件。

　　 MRC型无线测控系统中电台采用的是轮询传输方式，即每隔一定时间进行一个周期的传输。在实效性上就滞后了信号的传输，使值班人员不能及时发现异常情况，经过调查、了解。采用RTU型实时数传电台，可以接受、发射同步进行，实现了数据及时性，同步跟踪，避免了数据的滞后。软件运行良好，图形、数据均显示无误，界面友好，操作简单
　　 SCADA系列数字电台采用数字信号、纠错编码、软件无线电、数字调制解调器和表面贴片一体化设计等技术，具有高性能、高可靠及抗干扰能力等特点，电台提供标准RS232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，传输速率达19200bps，误码低于10E-6（接收电平-110dBm时），发射功率0.5～25瓦可调节，任何型号电台可设置为主站或远程站使用，无中转通信距离达50公里以上，能适应室内或室外的恶劣环境。电台数据和话音兼容可工作于单工、半双工、时分双工TDD、全双工方式，收发同频或异频中转组网，并具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行各业调度或控制中心与众多远方站之间的数据采集和控制。
　　 经过长时间的严密测试，新装水源地无线控制系统的各项性能指标均符合要求，并可以正确的接受各种警告信息和完成对设备的指令操作。
　　 系统由远程执行端RTU(Remote Terminal Unit)和调度端MCGS组态软件组成SCADA（Supervisor Control And Data Acquisition）系统------监测监控及数据采集系统。
　　 系统硬件部分包括十八个从端，一个调度端，软件部分包括18口井的控制及数据库功能。
　　 一、系统硬件配置（从站）
　　 主要配置
　　 数字电台：MDS 2710 1台
　　 增益天线：吸盘全向天线，3.5dbm
　　 PLC：OMRON CPM2A-30CD-A 1台
　　 模拟量模块：CPM1A-AD0411台
　　 门禁:采用磁式干簧管,工作电压:DC24V1套
　　 开关电源:DC12V 2.5A 1台
　　 DC24V 4.5A 1台
　　 固态继电器:SSR-380,40A 2只
　　 电压变送器：GAV-0551只
　　 电流变送器：GAA-0551只
　　 系统此次采用了业界顶级数字电台，传输速率是目前运行电台的8―16倍，能适应室内或室外的恶劣工作环境。电台数据和语音兼容，可工作于单工、半双工、时分双工TDD、全双工方式，收发同频或异频中转组网，并具有远程诊断、测试、监控功能，满足各种应用的遥测台网中心与众多远方站之间的远距离、高速、高可靠的数据采集和控制。
　　 采取固态继电器的缘由在于动作更稳定可靠,杜绝过去中间继电器触点动作不稳定因素,而且系统作了备份,在固态继电器出现故障时,在电柜内部另一固态继电器随时备用。
　　 二、电台技术参数
　　 电台MDS 2710技术参数
　　 1、 高指标：传输速率达19200bps, 透明标准RS232接口
　　 高灵敏度低误码-110dBm(BER<10-6)
　　 传输距离达70公里以上
　　 低功耗：<18mA（休眠状态）
　　 2、 高可靠：采用数字信号处理、数字调制、纠错编码、SMT
　　 一体化设计等最先进技术电台可连续发射
　　 工作温度/湿度:-40℃～70℃/95%
　　 电源电压：10.5～25VDC
　　 3、本系统工作频率：rx/tx231.200MHZ
　　 4、收发方式：同频收发
　　 三、PLC、模拟量模块技术参数
　　 1、PLC技术参数
　　 厂商品牌：欧姆龙
　　 型号：CPM2AH-30CDR-A
　　 开关量输入点数：18点
　　 继电器输出点：12点
　　 供电电源：AC220V±5%
　　 可挂接模拟量数量：3块
　　 输入类型：源形（PNP接法）
　　 通讯接口形式：
　　 RS-232串口透明通信格式，参数为：9600/1/8/NONE，包含地址码
　　 程序循环检测时间：120ms
　　 2、模拟量模块参数
　　 厂商品牌：欧姆龙
　　 型号：CPM1A-AD041
　　 模拟量输入数量：4IN 通道
　　 分辨率：1/6000转换时间：小于30ms
　　 四、PLC输入点功能
　　 通道00
　　 00位：门禁，门关闭，高电平代表门关闭，低电平门开启
　　 01位：远程运行指示，高电平指示，代表远程遥控控制
　　 02位：故障输入，电流过流保护器，高电平代表故障
　　 03位：火线防雷状态输入，高电平代表有故障，低电平代表防雷措施有效
　　 04位：火线防雷状态输入，高电平代表有故障，低电平代表防雷措施有效
　　 05 位：予留输入
　　 通道10
　　 00位：输出接点，运行启动，控制降压启动柜运行
　　 PLC地址及代表含义
　　
　　
　　系统运行注意事项及故障排除：
　　一、在运行时，注意以下问题：
　　 1、数据传输电台电源指示灯是否点亮
　　 2、数传电台和工控机的数据线连接完好性
　　 3、数传电台天线接头是否有松动
　　 只有以上事项通过之后，才可以开启工控机，运行系统。
　　二、故障排除
　　 1、电台电源指示灯不亮
　　 （1）开关电源损坏（2）电台电源线没有连接（3）开关电源自保护，输出部分存在短路。
　　 2、在调度系统上，显示通讯失败
　　 （1）从站控制回路没有电源（2）主站或从站天线存在问题（3）从站PLC存在故障
　　 3、判断电台存在故障
　　 （1）运行调度系统，在系统管网图上时，电台的TX、RX指示灯应该处于闪烁繁忙状态，若指示灯不亮，可以判断电台存在故障；
　　 （2）若只有电源指示灯亮，同时处于闪烁状态，证明数据传输格式故障，只需重新上电给电台，即可排除故障。
　　 4、工控机故障
　　 工控机长时间处理大量数据时，会出现短暂的迟缓现象（一般持续10~20秒），处理完之后，立即恢复到正常状态；若没有恢复到正常状态，需要重新启动工控机，操作方法是：按下主机上红色“RESET”按钮，系统会重新启动，并运行调度系统。
　　 河津电厂水源地三遥系统经过了三年的运行，基本上达到了改造要求，系统运行稳定，信号传输稳定，上位机实时显示现场状况。具有功能完善、分散自治、灵活可靠、操作容易、维护简便等优点。维护量大大降低，维护费用进一步降低。为系统安全稳定运行创造了良好条件。
　　
　　注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看

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