從“控制過程”把握自動化設備的管理

倪曉峰 許金龍

（無錫市城市防洪工程管理處 江蘇 無錫 214062）

1 利民橋水利樞紐簡介

利民橋水利樞紐是無錫城市防洪主要骨干工程之一，位于無錫市中心城區南部的古運河上。工程由一座節制閘、一座船閘和一座設計流量為60m3/s的泵站（4×15m3/s的立式軸流泵和10kV同步電機）組成，全部機電設備都采用微機自動化監控，總投資1.39億元。工程于2007年8月建成投入運行，2008年移交無錫城防處管理，承擔著繁重的調水、改善水環境、城市防洪和通航任務，是無錫市的水上南大門。

2 自動化系統的控制過程

管理論認為有效的管理應該包含“有效率”和“有效果”。前者是從成本（時間、資金、人力等）上考核，后者是從結果上考核。而有效的管理辦法通常是先整體后局部的總分式管理模式，這就是人們常講的“綱舉目張”。自動化系統的管理也能夠遵循這樣的原則，通過對系統控制過程的了解，技術人員就能夠很容易的從整體上把握、管理自動化系統，再加上一些基本的產品知識，就能做到高效率和高效果的管理。下面筆者將對自動化系統的控制過程進行劃分、闡述。

2.1 控制過程的基本構成

控制是對各項活動的監視，從而保證各項行動按計劃進行并糾正各種顯著偏差的過程。所以我們常說控制是一個過程，即控制過程。控制過程可以劃分為三個步驟：

第一步：測量實際數據；

第二步：將實際數據與標準數據進行比對；

第三步：采取行動糾正偏差或不足。

圖1 管理的效果和效率

圖2 控制過程

這三個步驟是依次執行、循環作用，直到達成目標。

2.2 自動化控制系統的基本構成

現代水利樞紐中的自動化控制系統，控制范圍廣泛（從主機泵到排風扇，從節制閘到攔污柵等），組成單元繁多（從中控電腦到光電傳感器，從L C U到中間繼電器等）。但不管控制系統的功能多強大、體量多巨大、結構多復雜，都能按“控制過程”將其分為三部分：①數據、信號輸入部分；②數據處理部分；③數據、信號輸出部分。

將水利樞紐中自動化系統的具體組成設備按功能進行分類。設備被分成“控制過程”的三個部分后，設備管理者就能按設備的不同屬性按其所處部分進行統一化管理。自動化系統各主要設備歸類如表1。

當然還有一些通訊設備，如交換機、通訊線等，用于溝通控制過程中三個部分的設備，可以將其看成第四部分。

2.3 自動化系統的控制流程

自動化系統工作運行，是按控制流程逐步完成的，即接收數據（信號）、處理數據、輸出處理結果（調整或不調整）。整個流程是循環和不斷變換的，可能這一級的輸出就是下一級的輸入。自動化設備最基本的流程如下圖3。

表1 設備分類表

3 按“控制過程”管理自動化設備

設備管理不止是簡單的開關運行和定期清潔檢修設備，從更深的層次上講還要預防、降低和消除設備五源（污染源、故障源、浪費源、缺陷源和危險源），下面我們將闡述如何用借助“控制過程”來管理自動化設備。

表2 自動化設備故障對照表

圖3 自動化系統控制流程圖

圖4 事故門狀態自動化系統控制流程圖

3.1 按“控制過程”操作使用設備

在日常操作使用設備（開、關主機泵等大型設備）時，要想使工作人員（無論新、老員工）做到操作正確、使用合理、糾錯及時，就必須編制一套與現場設備及實際情況相符合的工作規范。而自動化設備的控制流程可為工作規范指出較為清晰的流程圖。

自動化系統控制過程中信息的流向是根據機組開關機條件的先后來設定的，如圖4，描述的是利民橋水利樞紐開機前,自動化系統根據“事故門”狀態做出的控制的流程圖。很顯然只有在“事故門”被打開的前提下，主機泵才能被啟動。所以在進行手動開機時，派人員事先打開“事故門”，并確認其狀態將成為開機工作票中一項重要內容。以上為例通過對“開機”滿足條件的研究和分類，就能制定出合理、全面的開機操作票。

同樣在設備運行期間，也可以根據“控制過程”制定合理的巡視路線等。在按“控制過程”制定工作規范時，要結合現場情況，調查研究、摸清規律、進行試驗，逐步確定工作流程，制定出科學合理、具有可操作性的規范。

3.2 按“控制過程”維護保養設備

設備管理的一項重要內容就是設備的維護保養。通過定期的設備檢查、維護保養，使設備始終保持最佳的運行狀態。自動化系統具有設備種類復雜，接線端子及通訊電纜繁多等特點。同時一般技術維護人員會擔心在維護保養自動化設備期間，因觸碰松動接線端子（或中間繼電器）導致信號傳遞錯誤，從而產生新的系統報警。其實在設備保養期間，按照“控制過程”進行有步驟的工作安排，就能避免有關情況的發生。具體步驟如下：

①先在中央控制電腦上檢查相關數據的準確性，并記錄有關問題。

②在現場P L C觸摸屏上檢查相關數據的準確性，并記錄有關問題。

③在L C U的PLC模塊上檢查各模塊的工作狀態，檢查各輸入、輸出點（模擬量、數字量）的狀態，并記錄有關問題。

④排除檢查中出現的問題（關于故障的排除在下文會具體敘述）。

⑤更換有問題的配件、清潔控制柜和配電柜、緊固所有接線端子上的螺絲等。

⑥在L C U的PLC模塊上重新確認各模塊的工作狀態，檢查各輸入、輸出點（模擬量、數字量）的狀態。

⑦在現場P L C觸摸屏上重新確認相關數據的準確性。

⑧在中央控制電腦上從新確認相關數據的準確性。

從上面的步驟上可以看出，自動化設備檢修的是從“數據、信號輸出部分”到“數據處理部分”再到“信息輸出數據、信號輸入部分”，而當故障排除，設備檢修完畢后，則是按相反的程序進行復查，恢復的。這樣做的優點在于：前面有利于迅速判斷出設備的維護重點（有關實際數據與標準數據不匹配的地點，及顯示設備不正常的地點），后面有利于把在檢修期間因工作失誤而造成的新故障控制在逐步完成的最小范圍內解決。

3.3 按“控制過程”進行故障檢修

前文已經將自動化系統按照“控制過程”劃分成不同的部分。這就為我們在實際操作中將復雜的系統進行簡化提供了一個有效的方法。在進行故障判斷時，我們只需要用“數據、信號輸入部分”、“數據處理部分”、“數據、信號輸出部分”再加上“信息傳遞部分”就能描述整個系統，然后再進行分級。一旦出現故障，先按故障現象分析故障是發生在信息傳輸階段，還是發生在信息采集階段，先整體后局部，層層分析、逐個排查。自動化系統的復雜性決定了其故障表現形式的多樣性，而它的系統性又決定了故障表現方式的關聯性。常見的設備故障有誤動作或不動作、信號傳遞丟失或變形等。筆者通過長期的工作實踐，按照故障在“控制過程”中發生的地點將其分為四類：“數據、信號輸入部分故障”、“數據、信號輸出部分故障”、“信息傳遞部分故障”、“數據處理部分故障”。可以明顯的看出，這種故障分類是和設備屬性相關聯的，為了敘述簡單，以表2作為參考。

對照表2，就很容易按設備發生故障的區域及影響范圍找到、處理、解決自動化系統出現的故障。

4 結語

管理者通過對“控制過程”的把握的基本思路就是將設備分類，并劃歸入“控制過程”的“數據、信號輸入部分”、“數據、信號輸出”、“數據處理部分”以及溝通各個部分的“信息傳遞部分”，然后按“控制過程”的流程進設備管理。這種設備管理辦法具有簡化系統、便于查錯、易于管理等優點。通過對“控制過程”的把握，利民橋水利樞紐管理所的工作人員能夠方便、快捷的掌握自動化設備的操作、檢測及故障排除，從而為管理所運用自動化系統完成機電設備、水工建筑及安防監控等管理工作創造有利條件。

但我們在注重“控制過程”的同時還需要詳細了解各個設備、原器件的產品特性和技術參數，需要進一步了解自動化控制系統中各個數據的邏輯關系（自動化系統的編程通常是由專業廠家完成的，各樞紐管理人員通常不參加調試工作，所以不會直接了解編程步驟和數據意義，需要自己摸索實踐），畢竟“控制過程”是由控制的各個組成部分構成的。通過對各控制“點”的熟悉，能更好的把握自動化化系統的“控制過程”。