基于智能控制器的泵站自動化系統解決方案探究

【摘 要】隨著現代計算機技術的不斷發展，我國泵站自動化技術和水平不斷提高，但泵站自動化系統在實際應用與操作中也存在一些問題和不足。本文提出了一種基于智能控制器的泵站自動化系統，與常規人機界面相同，實現泵站運行管理環境的自動化操作，保障泵站系統設備的安全和穩定。

【關鍵詞】泵站；自動化系統；智能控制器

現代化泵站廣泛應用于城市供水、灌溉、排澇等各個方面，與生產生活息息相關。隨著自動化技術的發展和完善，泵站自動化控制系統能夠將控制、運行、管理集中于一體，實現泵站控制的自動化和智能化。本文分析了泵站自動化系統存在的一些問題，并探討基于智能控制器的泵站自動化系統解決方案。

1.泵站自動化系統發展現狀

我國大多數泵站自動化系統主要采用可編程邏輯控制器（PLC）為基礎的分布式計算機監控系統，PLC的配置靈活，具有較強的安全性、可靠性和適應性，但它的開放性不強。中小型泵站在自動化系統設置中采用PLC的成本偏高[1]，自動化系統不適用于小型泵站，相反會增加小型泵站的施工操作步驟，造成資源的浪費，影響小型泵站系統功能的實現。目前我國運用自動化系統的泵站也存在一些問題，例如整體系統不完善，功能設計不合理，注重自動化忽視管理、缺乏設備維保措施等，甚至自動化系統在運行一段時間后就處于癱瘓狀態，再加上技術人員的缺乏，使實際操作中無法發揮其功能性。

2.基于智能控制器的泵站自動化系統解決方案

為解決我國泵站自動化系統運行現狀及問題，本文提出基于智能控制器的泵站自動化系統，其主要功能包括泵站電氣量采集、水位采集、報警、一鍵開機、自動開機、遠程控制等。基于智能控制器的泵站自動化系統的常規操作按鈕與一般控制系統操作一致，有利于快速實現操作人員的智能化操作。

2.1 系統結構

泵站自動化系統的控制器設置在常規電氣柜之內，二者是一體的，省去了另外設置單獨控制柜的步驟，有效地節省空間和接線。系統的核心就是控制器，泵站智能系統主要由進線柜、泵控制柜、無功補償柜、站用配電柜、安全預防系統等構成。其中，進線啟動柜的功能主要包括接入總進線電源、進線繼電的保護、泵站智能控制、信息數據的采集與交流、運行狀態、參數提醒等；泵站控制柜在整個系統中的功能包括自動完成啟動和停止、電動機的繼電保護、運行狀態及參數提醒等；泵站的配電由站用配電柜完成；安全預防系統能夠保障系統的安全性，發揮出警告信號的作用[2]。具體系統結構如下圖1所示：

2.2 站級智能控制器

泵站智能控制器具有一鍵開機、水位自動開機和遠方遙控開機三種泵開機方式，整個裝置在開機的過程中同時進行控制進、出水閘門的操作，若閘門操作失敗系統會進行信號提醒，直至信號警告恢復正常才能二次執行泵開機操作。其中一鍵開機于傳統水利系統的操作運行性質是一致的，便于工作人員的快速操作；水位自動開機是根據水位情況的泵開機操作，保障泵站無人值班情況下的系統操作；遠方遙控開機是接受主站的開機命令后，運用智能控制器進行遠程控制操作。泵站智能控制器全方位的實時監控泵站運行狀態，并將信息及時發送至主站[3]。工作泵出現故障會造成停車現象，此時系統會自動選擇啟動備用泵進行操作，能夠控制故障對泵站系統造成的影響。

泵站智能控制器具有一鍵停機、水位自動停機、遠方遙控停機這三種停機方式，泵站控制器在接受到停車命令之后，會對其控制的系統內所有泵集中發出停車命令。如果“出水閘門關閉控制”在系統內顯示投入使用，在泵自動停止之后系統會自動完成出關閉水閘門的實際操作。系統出水閘門關閉的操作中，如果出水閘門完全關閉，表明系統完成自動控制出水閘門的關閉操作，否則系統會自動發出警告提醒，報警并響起“閘門操作失敗動作”的提示音；如果“出水閘門關閉控制”在系統內完全顯示退出，則表示不需要進行相關實際操作。如果“進水閘門關閉控制”在系統內顯示投入使用，泵站停止之后系統會自動操作并完成進水閘門的關閉。在關進水閘門的操作中，如果進水閘門完全關閉，表明關進水閘門控制完成，否則系統會自動發出警告提醒，報出“閘門操作失敗動作”的提示音；如果“進水閘門關閉控制”在系統內完全顯示退出，則表示不需要進行相關實際操作。

2.3 泵智能保護控制器

泵智能保護控制器安裝于系統結構的泵控制柜中，其功能是就地完成泵站的自動化控制，有效地保障電動機繼電功能的實現，泵智能保護控制器在整個智能控制系統中發揮重要的執行作用。泵智能保護控制器在自動狀態下，其功能主要是根據主站的命令執行就地開機、主站遙控開機等具體操作；而在備用狀態下，其主要功能是根據主站命令實施備用開機操作。泵智能保護控制器的開機也是按照步驟進行的，其主要步驟包括判斷系統開機條件、完成閘閥的控制操作、判斷閘閥位置、完成降壓啟動、實現全壓運行等幾個重要過程；如果智能保護控制器在開機過程中出現障礙或受阻，系統會立即發出警報提醒，發出全面停止操作命令后執行停止操作。也能夠通過人為操作執行停車，其主要方式包括就地停車和主站遙控停車。在開機過程中系統如果出現故障和阻礙警報提醒，系統會自動實施停機操作。在執行保護狀態中，系統如果發出停機命令信號，在此情況下關閘閥操作不會立即執行，但此時如果需要同時進行關閉閘閥的操作，利用出口編程能夠實現保護與關閉閘閥的操作[4]。

2.4 系統特點

泵站智能控制器與泵機組保護控制器采用串行通信相互聯系，其中泵站智能控制器是系統主站，能夠同時連接16臺泵機組保護控制器，共同完成泵組的一鍵開機、水位開機、遠程控制開機等操作。

泵站智能系統運用先進的泵站專家控制系統技術，該技術能夠根據環境、泵機組設備運行變化等數據信息，不斷完善和優化泵組設備的組合，通過增加設備的使用率實現節能降耗的作用，提高泵站運行的經濟效益。泵站智能控制系統還運用泵站安全預防技術，該技術能夠智能識別和檢測安全故障；該技術能夠在開機前自動檢測管理區域是否安全，若出現非安全故障或情況，系統會自動關閉泵組并發出警告信號，保障工作人員的安全；在無人值班期間利用自動檢測功能保障區域的安全性，防止財產、設備等丟失、破壞現象。泵站智能系統還運用先進的泵站熱點數據無線定制點播與推送技術，系統管理和操作人員可以利用網絡實時了解各類熱點信息，實現了泵站的智能化、網絡化管理；系統利用先進的云計算技術，有效地提高了智能化管理水平和系統操作工作效率，節約管理成本。泵站自動化系統的操作與常規操作基本無差別，其按鈕設置一致，促進操作人員盡快熟練智能操作。

3.結語

總之，泵站對生產生活具有重要意義，泵站自動化系統的完善有利于泵站運行的安全性和穩定性，并且能夠實現泵站管理的現代化。基于智能控制器的泵站自動化系統采用與常規控制系統相似的自動化操作界面，運用先進的智能控制技術，實現泵站運行管理的自動化操作，保障泵站系統設備的安全和穩定。

參考文獻：

[1]孫平安. 泵站綜合自動化及其優化控制調節的研究[D].揚州大學，2012.

[2]吳杉. 基于PIC單片機的遠程水泵控制器的設計與實現[D].重慶大學，2012.

[3]陳金法. 泵站自動化控制系統的設計與實現[J]. 自動化技術與應用，2011，02：67-69.

[4]朱正偉，徐青，唐鴻儒. 南水北調東線工程泵站自動化系統設計關鍵技術[J]. 南水北調與水利科技，2011，03：10-12.