淺談泵站自動化控制系統功能研究

張春楊 劉永利

摘 要：泵站自動化控制系統具有數據自動采集分析和實時顯示功能，自動完成對主機及輔機控制操作與狀態監視，在提高泵站科學管理水平、安全運行中所起到的重要作用。本文主要對泵站自動化控制系統功能相關內容進行了探討。

關鍵詞：泵站；自動化；控制系統

一、泵站自動化的組成

自動化控制系統由計算機監控系統，微機保護系統，視頻圖像以及網絡通訊系統組成，主要實現對水泵機組、水閘、供配電系統、進出水池、直流系統、儀表系統、液壓系統及其泵站運行重要部位與關鍵對象、參數進行有效的監測、監視、監控并做到重要數據、圖像、指令的傳送和接收。自動化控制主要包括現場設備的控制，現場環境的監視，輔助設備的檢測和站區范圍內的通訊網絡幾大部分。水閘和水泵的啟閉，機電保護以及各類設備狀態檢測是現場控制的關鍵。動作、狀態和環境聯動是現場監控的最高要求。

二、泵站系統功能

泵站自動化控制系統主要體現在一下功能：數據采集與處理、運行監視和報警、控制與調節、數據通訊等。

1.數據采集與處理

采集的數據與處理要求包括如下類型：

A.模擬量的采集與處理：對內外河水位、水泵、閘門開啟高度、變配電的高、低壓電器系統等參數越限報警進行周期采集，最后經格式化處理后形成實時數據并存入實時數據庫。

B.開關的采集與處理：對事故信號，開關量信號等，計算機自動控制系統應能迅速響應這些信號并作出一系列的反應及自動操作。開關量信號輸入應無源接點輸入。對各類故障信號，輔助設備運行狀態信號，手動自動方式選擇的信號等非中斷開關量的信號，計算機控制系統對這些信號的采集方式定期掃查。對信號的處理包括光電隔離，接點防抖動處理，硬件及軟件濾波基準時間補償，數據有效性及合理性的判斷，啟動相關量功能（如啟動事故順序記錄、或事故報警音響，畫面自動推出以及自動停機等），最后經格式化處理后存入實時數據庫。

C.脈沖量的累積與處理：脈沖量的采集處理包括接點當抖動處理，數據有效性合理判斷、標度變換、檢錯糾錯處理，經格式化處理后存入實時數據庫，也可以直接通過串行通訊采集。

D.開關量輸出：指各種操作指令，計算機在輸出這些信息前應進行效驗，經判斷無誤后方可送至執行機構。為保證信號電器獨立性及準確性，輸出信號應防抖動并光電阻隔。

E.信號量值及狀態設定：由于設備原因而造成的信號出錯以及在必要進行人工設定值分析處理信號量時，計算機自動控制系統應允許運行值班人員和系統操作人員對其進行人工設定，并在處理時把它們與正常采集的信號同等對待，計算機自動控制系統可以區分它們并給出相應標志。

2.運行監視和事故報警

A.運行實時監視。計算機自動控制系統可以使運行人員通過屏幕對各主設備的運行狀態進行實時監視。所有要進行監視的內容包括當前各設備的運行及停運情況，并對各運行參數進行實時顯示。

B.參數越限報警記錄。計算機自動控制系統對某些參數以及計算數據進行監控，對這些參數量值可預先設定其限制范圍，當它們越限及復限時要作相應的處理。這些處理包括越限報警、越復限時的自動顯示、記錄和打印；對于重要參數及數據還應進行越限后至復限的數據存儲及召喚顯示；啟動相關量分析功能，作故障原因提示，對于一些重要參數要有趨勢報警。

C.事故順序記錄。當發生事故造成跳閘動作情況時，自動控制系統應立即中斷方式響應并自動顯示、記錄和打印事故名稱及時間；記錄和打印相關設備的動作情況、自動推出相關畫面、做事故原因分析及提示處理方法，系統應能將發生的事故及設備的動作情況按其發生的先后順序記錄下來。

D.故障狀態顯示記錄。計算機自動控制系統定時掃查各種故障狀態信號，一旦發生狀態將在屏幕上即時顯示出來，同時記錄故障及其發生時間，并用語音報警。系統對故障狀態信號的查詢周期不超過兩秒。

E.事故追憶及相關量記錄。在發生事故時，由各現場控制單元采集和設備的狀態量并送控制室，完成事件順序排序、排列、顯示、打印和存檔。每個事件的記錄和打印點名稱、狀態描述和時標、記錄的分辨率不大于2ms，應能記錄事故發生前10秒和后20秒時間內重要實時參數的變化情況。運行人員可以召喚、顯示或打印這些數據。

3.控制與調節

（1）控制對象：水泵、水閘、格柵、高低壓電器設備等。

（2）控制方式。當控制方式切換到計算機控制為主的方式時，集控中心值班人員通過主控站工控機人機接口對設備進行監控，主要有：1）自動完成開、停機和泵閘啟閉。2）電氣設備開關合/分操作。3）各種輔助設備的操作。4）各種整定值和限值的設定。5）各種信號處理。6）其他與管理單位商定的功能。

（3）泵組順序控制。當泵組開、停機指令確認下發后，計算機監控系統能自動推出相應機組的開、停機操作過程監視畫面。畫面上反映操作全過程中所有重要步驟的實時狀態、執行時間及執行情況，當操作受阻時及時提示受阻部位及受阻原因。機組的開、停機操作允許開環單步運行和閉環自動運行。計算機監控系統自動識別在不同方式下的開、停機操作要求并作出響應。

（4）泵組輔助設備及公用設備手動控制及啟、停或開、閉手動操作。

（5）閘門順序控制。當閘門啟、閉指令確認并下發后，計算機監控系統自動推出響應閘門啟、閉操作過程監視畫面。畫面上反映操作全過程中所擁有重要步驟的實時狀態、執行時間及執行情況，當操作受阻時及時提示受阻部位及受阻原因。閘門啟、閉操作允許開環單步運行和閉環自動運行。計算機監控系統能自動識別在不同方式下的啟、閉操作要求并作出不同的響應。

（6）控制與調節對象及控制與調節方式。控制與調節對象主要為閘門、水泵以及其他電器設備。當控制方式切換到計算機控制為主方式時，控制室值班人員通過工控機人機接口對設備進行監控，應能完成下列內容：按給定開度自動完成開閘、關閘操作；閘門運行過程中遇到意外情況時在監控主機以及現場進行急停操作；電器設備開關合/分操作；各種輔助設備的操作；各種整定值和限值的設定。

4.數據通訊。數據通訊主要包括：（1）中控與子系統之間的通訊。（2）中控與上級部門的通信。（3）將泵、閘的有關數據，信息送往上級部門，接收上級部門下發的各種命令，計算機與設備的數據通信。（4）計算機與各設備之間的數據通信，其原則是速度快、數據處理能力強、安全可靠性高。使泵站達到快速敏捷、高效低耗運行。

參考文獻：

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