探討大型泵站自動化及其工程應用

【摘 要】當前高新科技迅速發展，自動化技術在推動國民經濟發展方面的重要性日益突出，許多領域都加快了自動化進程，如電力、機械等。在這種背景下，我國大型泵站適應發展趨勢，逐步推進自動化系統，本文主要闡述了大型泵站的構成、功能、特點，并通過實例對大型泵站自動化控制系統的應用效果進行了深入探討，旨在為水利自動化建設提供借鑒。

【關鍵詞】大型水泵；自動化；應用效果

隨著工業自動化技術的廣泛應用，其優勢也越來越突出。大型泵站通常是指供電電壓在10kV以上，單泵功率在500kw至5000kW之間，總功率在10000kW以上，總流量不小于50m3/秒的泵站[1]。目前，我國建設的大型泵站日趨增多，比較著名的如鄭州市花園口泵站、邙山提灌泵站等。將自動化技術應用于大型泵站，對提高泵站操作精度，確保泵站安全穩定運行具有重要意義。自動化技術還可以減少大型泵站的人力需求，降低經營成本，延緩設備磨損，延長的使用壽命，總之，自動化符合大型泵站運行管理趨勢，是提高大型泵站運行效率的重要途徑。

1.大型泵站自動化的構成

一般而言，大型泵站自動化主要分為三層：信息層、設備層、控制層，每層的構成設備不同，具有各自特點。

1.1信息層

信息層的主要用于收集信息，并擔負著集中控制泵站的職能。在信息層內，通常包括監控計算機、顯示器、打印機等。在位置上，信息層一般位于中央控制室。

1.2設備層

顧名思義，設備層就是以與水泵自動化相關的設備為主。設備層的設備眾多，如現場儀表、水泵、電動機、流量計等，另外高低壓配電柜、現場設備與儀表等在此層。這些設備與PLC遠程I/O站的連接一般依托DC24V開關量信號與4-20mA模擬信號實現，PLC在接受信號后會對信息進行加工處理并發出相關指令，控制這些設備。

1.3控制層

此層通常由PLC控制機、遠程I/O輸入/輸出子站構成，控制層主要職能是對設備監控并采集相應數據。借助CAN總線，PLC控制機可以連接監控計算機，PLC控制機與遠程I/O子站連接主要運用光纖[2]。

2.大型泵站自動化系統的功能

大型泵站自動化功能眾多，主要分為采集數據、控制設備、監測設備運行狀態三塊。在采集數據方面，能夠采集的如進出站管道壓力、出站流量、各電路開關狀態、、加壓泵啟停狀態等。在控制設備方面，可以智能選擇運行水泵、控制設備的開啟停止等。在監測設備運行狀態方面，中央控制系統通過設備控制畫面、控制設備開關等，對水泵運行進行宏觀調度，另外，中央控制系統還可以對變頻器的輸出、頻率、壓力進行遠程設置。中央控制系統還擔負著統計系統數據信息，分析不同工藝參數數值，優化系統運行狀態、提升系統運行效益的職能。在中央控制器的顯示屏幕上，可以清晰顯示出系統各設備的運行狀態、變化參數和故障信息。如果系統運行出現問題，中央控制器還可以發布報警信號。

3.大型泵站自動化系統的特點

系統為全開放式分層、分布式結構，穩定可靠；系統適應性強、抗干擾、實時性好；采用現場總線通信網絡結構使系統具備良好的開放性與擴充性；系統采用冗余與模塊化技術，能有效減少誤操作對水泵運行的影響，并能夠對功能操作進行檢查校對，安全性較高；系統可采用全漢化界面，使操作更加便捷，工作效率高；模塊化結構使維修更為方便；系統布局合理，美觀實用。

4.實例探討

4.1控制實例

我們本次以某市大型泵站為例，這個大型泵站有一間控制室。在這個控制室里設有多種設備設施，其中就有兩臺監控計算機，兩臺計算機的功能和作用不同，分別由工程師、操作員使用，以便于進行檢測、控制等相關操作，計算機由5部分組成，這五個部分為打印機、顯示器等。

通過計算機讓系統實現自動化，網絡的主要功能在于能夠自動地搜集數據、對于泵站的各項數據信息和各種設備的運行狀態進行有效監控，并且系統會根據收集到的數據信息進行相關的處理活動，然后我們進行一些簡單的鍵盤操作，在能夠進行系統功能組態等相關有效行為，用直觀的圖表來顯示、打印數據；現場設備的故障將在控制室的屏上來實施聲光報警多不好，但故障還是有很多的。

泵房內由壓力、水位等信號以及其他信號數據對水泵的控制，PLC安裝在變配電所，控制柜尺寸約600mm*250mm*600mm。全部的硬件都是呈現模塊化，它的結構體系開放、通用。與此同時，再和它一起搭配其他多件組織來進行使用。站內高壓綜合保護模塊、軟啟動器等也都紛紛利用RS485來接入PLC，這種方式可以達到良好的運行效果，不僅可以直接程序控制，還可以利用它傳輸數據，很科學地實現了手動干預。我們在使用過程中，要使控制系統和運行軟件等配合使用。

這種大型泵站主要使用PLC自動控制、現場控制箱和微機手動控制這三種方式。若是位于自動位置，我們可以看到這個自動化系統中設備不僅能夠按PLC預先編制來實現自動運行，還能夠人工操作運行。如果把控制箱的轉換開關重置為手動，那么就能用人工實現手動控制。

設備根據現場儀表傳回的參數，來和PLC的設定值相對比，與此同時遵循各項參數，以此來確定每一種設備的啟停。各種故障信號以及設備運行狀態會及時準確地被送到控制室。將四臺電磁流量計安裝于出水管道，用以檢測水量壓力參數。選擇4-20mA直流輸出儀表，PLC采用屏蔽控制電纜對儀表進行供電，信號與PLC之間采用計算機專用屏蔽電纜傳回，在液晶顯示器上顯示傳回數據。

該大型泵站視頻監控分布范圍較廣，泵站內外、泵站進出水口、分水閘等重要部分均有分布，因此宜采用綜合網絡結構。該大型泵站根據具體情況自建了一個光纖網絡結構，用PLC控制水泵站內所有信號并輸入監控中心計算機。公共網絡與中心計算機之間通過調制解調器進行連接，具備遠程控制與遠程語音視頻功能。

4.2應用效果

本文中某市的大型泵站經過多年的運行、調試，不斷探究最佳的管理方式和成效，這些努力和進步促使泵站的自動化水平有了質的飛躍，設備各方面都表現出良好的性能和超高的效率，在工作中的故障問題也及時有效地得到了解決，投入人工量也大幅度減少，實現了對經濟效益的追求。這種自動化系統完美地幫助泵站在進入了自動化運行時代，擺脫了人工對泵站工作的束縛，減少了人工量和工作負擔，降低了出現錯誤的概率，在經濟和生態之間找到了平衡的杠桿，真正使泵站與時俱進實現了自動化。泵站自動化結合自動化設備和人工，兩者互相配合，緊密合作，填補了水利系統自動化的缺口。二者合為一體，相互補充來完成泵站的一系列工作任務。

5.結語

21世紀科技飛速發展，世界各個領域都在不斷與時俱進、開拓創新，把仙子阿技術運用到生活生產當中去，以此來便捷生活和生產。大型泵站自動化使順應潮流應運而生一項創新型泵站運行模式，它為泵站的前進和發展打開了新世界的大門，使其有了更為完美的發展方式和途徑，它的PLC技術、計算機技術以及其他各項世界流行的高端技術都是大型泵站在發展變化中所必須具備的技術。大型泵站自動化是創新的、先進的，它屬于第三代控制技術，我們對它的充分運用使得泵站運行更集聚開放性，它的高科技性賦予了它開放性、拒絕誤操作、自動報警等性能，還能同時實現就地控制、遠程視頻等具有實際意義的功能，這些品質決定了它在當今泵站水利系統應用廣泛，深受喜愛。

參考文獻：

[1] 問澤杭，吳旭明，陳作義等.大型泵站自動化的探討[J].江蘇水利，2007，（9）：14，16.

[2] 王宇.淺談大型泵站自動化系統的功能與應用[J].城市建設理論研究，2014，（11）