淺議泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

梁夢(mèng)穎

摘 要：針對(duì)宣鋼目前各個(gè)泵站運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)化系統(tǒng)存在的不足之處，總結(jié)了泵站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，闡述了泵站自動(dòng)化系統(tǒng)在宣鋼中的實(shí)際運(yùn)用及其意義。

關(guān)鍵詞：泵站；自動(dòng)化系統(tǒng)；控制單元；運(yùn)行參數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.125

泵站通常由廠房、主設(shè)備和配套的水工設(shè)施等組成，主設(shè)備包括水泵、電動(dòng)機(jī)和輔助設(shè)備。水泵站在運(yùn)行過(guò)程中，需要根據(jù)用戶的供水需求量進(jìn)行泵的啟動(dòng)、停止以及閥門(mén)的開(kāi)閉操作。在實(shí)際運(yùn)行中，需要崗位值班人員進(jìn)行大量的操作，推動(dòng)泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的完善，有效提高泵站的自動(dòng)化水平。

1 泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的定義

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)是隨著單片機(jī)技術(shù)和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的，泵站自動(dòng)化系統(tǒng)包括了傳統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)以及其他輔助的自動(dòng)化裝置等，并在這個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)將各個(gè)功能模塊整合，形成了一套高度集成的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能在集成原來(lái)各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)具備的數(shù)據(jù)測(cè)量、繼電保護(hù)、電動(dòng)閥門(mén)控制、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、遙控操作等功能的基礎(chǔ)之上，利用強(qiáng)大的后臺(tái)數(shù)據(jù)處理功能實(shí)現(xiàn)了泵站實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)處理、故障分析、自動(dòng)報(bào)表等功能。

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一平臺(tái)處理功能，取代了傳統(tǒng)運(yùn)行中的控制平臺(tái)、測(cè)量表計(jì)等常規(guī)設(shè)備，大大提高了泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的集成度，實(shí)現(xiàn)了泵站設(shè)備的集中控制。

2 泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)必須滿足泵站實(shí)際運(yùn)行中的監(jiān)視、控制、操作功能。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面。

2.1 實(shí)時(shí)采集、分析和傳輸設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)能夠定期對(duì)泵站內(nèi)各個(gè)設(shè)備的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析，將各個(gè)數(shù)據(jù)顯示在主系統(tǒng)人機(jī)界面對(duì)應(yīng)位置。對(duì)上限的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時(shí)反映出各個(gè)設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題，方便值班人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和數(shù)據(jù)記錄；對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔記錄，方便日后在總結(jié)生產(chǎn)工藝和分析事故時(shí)調(diào)用歷史數(shù)據(jù)；具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，可以將泵站關(guān)鍵數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)至中心調(diào)度，以便實(shí)現(xiàn)泵站的綜合管理和遠(yuǎn)程調(diào)度。

2.2 檢測(cè)、分析泵站各個(gè)控制點(diǎn)的參數(shù)

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)中的監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示了各個(gè)主要設(shè)備的運(yùn)行狀況，有利于值班人員及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況，同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)泵站運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備的狀態(tài)分析和事故報(bào)警，將發(fā)生的各種故障及時(shí)通過(guò)人機(jī)界面彈窗和事故音響告警反映給值班人員。系統(tǒng)維護(hù)人員可以在系統(tǒng)中對(duì)各個(gè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定值進(jìn)行修改，根據(jù)不同時(shí)期的設(shè)備運(yùn)行情況設(shè)定各個(gè)參數(shù)的上、下限值，提高自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控功能的靈活性和實(shí)效性。

2.3 調(diào)節(jié)泵站設(shè)備

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)水泵的啟停操作、閥門(mén)開(kāi)度的控制和供水工藝的連鎖，使操作員能在值班室內(nèi)對(duì)就地的水泵進(jìn)行啟停操作，并通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的連鎖工藝要求，避免值班人員出現(xiàn)對(duì)水泵和閥門(mén)的錯(cuò)誤操作。泵站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)操作遠(yuǎn)方、就地的兩地選擇性，便于值班員根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況選擇在遠(yuǎn)方或就地位置對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。

3 泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

作為泵站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，宜采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、軟件控制層四層結(jié)構(gòu)，分別實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和綜合管理功能。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)應(yīng)該采用總線式或者星形結(jié)構(gòu)，有助于實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)的集中采集；監(jiān)督控制級(jí)應(yīng)該采用與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)同樣的總線或星形結(jié)構(gòu)；泵站的管理級(jí)可以在總線、星形結(jié)構(gòu)之外選用環(huán)形結(jié)構(gòu)；決策管理級(jí)應(yīng)該采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)與管理級(jí)設(shè)備的通訊，并將系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)。

設(shè)計(jì)泵站自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該將系統(tǒng)劃分為五部分，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)、儀表自動(dòng)化系統(tǒng)、微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。泵站的各臺(tái)水泵、輔助設(shè)備、微機(jī)保護(hù)設(shè)備、智能監(jiān)控設(shè)備都可以通過(guò)不同的協(xié)議接入到對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)模塊中。泵站自動(dòng)化系統(tǒng)除了運(yùn)行的自動(dòng)化系統(tǒng)軟件外，還應(yīng)增加工程師站，方便維護(hù)人員調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)和修改控制指令。

4 泵站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題

4.1 選擇集成度高的繼電保護(hù)裝置

泵站完成水泵電機(jī)啟停控制操作主要依靠的是電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，采用功能完善的繼電保護(hù)裝置可以在實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行保護(hù)和電機(jī)啟停操作的同時(shí)，增加連鎖工藝輔助點(diǎn)的接入和內(nèi)部閉鎖邏輯的設(shè)置，可以增強(qiáng)水泵及其輔助設(shè)備操作的可靠性。

4.2 正確劃分自動(dòng)控制單元

泵站的自動(dòng)控制過(guò)程是由若干個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)控制單元組成的順序控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，必須考慮控制的順序和層次，不能將泵站的全部控制集中到一個(gè)控制單元內(nèi)完成，對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備，更應(yīng)該建立獨(dú)立的閉環(huán)控制單元，由此控制單元獨(dú)立完成關(guān)鍵設(shè)備的控制任務(wù)，并能夠按照設(shè)定好的控制程序順序控制。

4.3 正確選擇通訊協(xié)議

在設(shè)計(jì)泵站時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先選擇使用標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約的智能化自控設(shè)備，可以便捷地與主系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；對(duì)于泵站內(nèi)出現(xiàn)的多種不同規(guī)約的通訊設(shè)備，其通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換應(yīng)該由主站軟件的通訊單元專(zhuān)門(mén)處理，避免在底層增加通訊轉(zhuǎn)換單元；對(duì)于泵站內(nèi)部大量的傳感器，應(yīng)該使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，優(yōu)先選擇綜合通訊能力強(qiáng)的智能化終端。

4.4 注重系統(tǒng)的兼容性和擴(kuò)展性

對(duì)于目前功能日趨復(fù)雜的泵站自動(dòng)化系統(tǒng)，在其集成度大大加強(qiáng)的同時(shí)，通訊兼容性問(wèn)題也隨之出現(xiàn)，因此，在選擇系統(tǒng)組態(tài)軟件時(shí)，應(yīng)該注重軟件對(duì)各種第三方智能設(shè)備接入的系統(tǒng)兼容性，為今后各種設(shè)備的接入搭建良好的軟件平臺(tái)。同時(shí)，必須注重系統(tǒng)的擴(kuò)展性，方便增加功能模塊，以便今后各種新型設(shè)備的運(yùn)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文的總結(jié)，我們對(duì)泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程都有了清晰的認(rèn)識(shí)，希望以此文為基礎(chǔ)，針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際情況，提出實(shí)用性較強(qiáng)的泵站自動(dòng)化解決方案。

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〔編輯：王霞〕