高港枢纽微机采集控制箱改造技术

陈 冰

（江苏省泰州引江河管理处，江苏 泰州 225321）

1 工程概况

江苏省泰州引江河是国家南水北调东线水源工程之一，高港枢纽闸站工程是实现泰州引江河工程引、灌、排目标的控制建筑物。闸站工程主要包括泵站、节制闸、调度闸和送水闸4 座水工建筑物及110 kV 专用变电所等工程设施。工程采用闸站结合布置，泵站安装立式开敞式轴流泵9台套，配10 kV 高压同步电动机，总装机容量为18000 kW，采用双层X型流道，抽排结合，单机抽水能力为34 m3/s，总抽水能力为300 m3/s；同时开启泵站底层流道还可自流引江160 m3/s；节制闸5 孔，配弧型钢闸门，设计流量440 m3/s；调度闸4 孔，配上下扉平板钢闸门，送水闸3 孔，配平板直升钢闸门，设计流量均为100 m3/s；110 kV 户外变电所设SFZ9-25000/110kV/10kV 主变1台，SC9-800/10kV/0.4kV 站变1台，另有一条10kV 线路供所变，所用与站用变压器同型号。

高港枢纽自动化系统是集监督测量、控制、信号和管理等于一体的计算机系统。系统可对全枢纽的水文参数、运行参数及运行状态进行测量和管理，做到在主控室内完成集中数据显示、分析、处理、分散控制、保护及辅助设备的控制和测量，并能够通过计算机网络实现对泵站运行数据和状态实时地展示。自动化系统利用微机进行分散的数据采集和控制（DCS 系统），以变电所、泵站水闸等设备对象为单位进行设计，具有设备独立性，提高了系统可靠性［1］。

DCS 系统包括：工程师站（系统维护）、操作站（监控、操作）和控制站（采集数据、信号输出）。微机采集控制箱即DCS 系统的控制站，是联系闸站现场工程和操作站、工程师站的纽带，通过一块块板卡实现采集数据、信号输出功能［2，3］。

2 改造原因

随着科学技术的发展、完善及自动化系统的更新改造，闸站现场工程需要连接到控制站的设备越来越多，为了保证设备安全可靠运行，泵站管理所决定对调度闸、送水闸电气控制柜进行更新改造，同时在调度闸、送水闸的微机监控界面上增加电机电流显示，便于调度闸、送水闸运行时值班人员监控水闸的实时运行状态。

电流互感器采集电机B 相电流送至电流表显示屏，电流表输出的4～20 mA 信号送到I/O 卡SP313 板卡，再通过转发卡将数据信息送到主控卡，在自动控制系统内设置对应的位号和通道，最终将电流表的输出信号显示到微机监控界面上。改造时发现微机采集控制柜内已经没有多余的位置用来增加SP313 板卡，于是管理所进一步提出对微机采集控制柜进行改造，将SP331 板卡更换成SP363 和SP362 板卡［4］。

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3 改造方案

SP362：数字信号处理卡，开关量7 路输出。

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SP316：热电阻信号输入卡，（PT100 热电阻-200 到850）［2，3］。

现将SP331 输入输出卡更换成SP363 输入卡和SP362 输出卡：

I/O 卡 SP363：数字信号处理卡，开关量7 路输入；

SP313：电流信号输入卡，模拟量4 路输入4～20 MA（通过程控放大器放大后由一个CPU 控制的A/D 转换器数字化）；

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采集控制箱的原理：电源，主控卡，数据转发卡，I/O 卡。I/O 卡 SP331：数字信号处理卡，开关量4 路输入或者输出；

SP331 板卡原理见图1，SP362、SP363 板卡原理见图2。

根据微机采集箱改造前的端子图、SP331 板卡以及SP363、SP362 板卡的原理，结合增加的电机电流显示功能，制作出新的端子图。对照新的端子图接线，在自动控制系统内设置对应的位号和通道，调试运行。

4 改造后的效益

（1）提高了板卡的使用效率。通过对设备自动化控制，实现调度闸、送水闸优化运行。同时，对微机采集控制箱的改造，使得更多设备可以通过控制箱连接到中央控制室，为以后技术升级时安装新设备留下了充足的扩展空间。

（2）增强了数据采集的可靠性。在微机采集控制箱改造过程中，发现有螺丝松动、锈蚀或接触不良情况时，均采取了改善措施，增强了数据的可靠性。

图1 SP331 板卡原理图

图2 SP362、SP363 板卡原理图

5 结语

高港枢纽调度闸、送水闸微机采集控制箱改造后，经过近一年时间的连续运行，工作正常，数据采集准确可靠。闸门工作时，电机电流实时显示到中控室，便于值班人员通过自动化系统对调度闸、送水闸进行监控、操作、管理，大大减轻了工作负荷，保障了设备的安全运行，确保了工程效益的充分发挥。

［1］钱福军，杨鹏，蒋步军，等.高港泵站水利枢纽自动化系统［J］.排灌机械工程学报，2001（05）.

［2］王祥斌.JX-300X 集散控制系统功能及其应用［J］.冶金动力，2003（03）.

［3］麦俊华.JX-300X 集散控制系统［J］.化工设备与防腐蚀，2004，7（2）.

［4］宋威，周伟.集散控制系统应用现状及其发展［J］.工业控制计算机，2004（11）.