泵站綜合自動化技術探討

盧維琦

摘 要：在現代化的泵站管理中，單純依靠人工操作來實現對泵站的運行與調度，已經無法滿足水利工程的發展需求，有必要不斷開展更加現代化的信息化與自動化建設，在確保泵站安全有序運行的同時實現經濟節能的目的。隨著我國水利工程中泵站的規模不斷擴大，對泵站的要求越來越高，迫切需要提升泵站的現代化，不斷開展泵站信息建設，實現泵站自動化建設，提高工作效率。為此，本文就針對泵站綜合自動化技術進行分析探討。

關鍵詞：泵站；綜合自動化；技術分析

1 導言

在信息技術飛速發展的今天，網絡技術被大范圍的運用到控制領域，發展得相當成熟，已經逐漸形成一信息技術為核心的泵站自動化系統，有效確保泵站的有序運行。泵站工程自動化主要是對泵站主機、輔機、變配電設備、閘門等機電設備實現自動控制、保護、測量，做到遙控、遙測、遙調、遙信，實現泵站現代化的管理，達到“少人值守，無人值班”的要求，使得泵站能夠更加安全、效率的運行。

2 泵站自動化優化控制系統組成

一般來說泵站自動化控制系統為了實現對泵站的監測、對應數據的處理以及監督控制三方面的要求，主要由監控軟件、控制邏輯以及檢測裝置等三部分組成。

2.1 現地數據采集

泵站中需要采集的信息主要有：泵站機組中的電壓電流等相關電氣信息、機組中的溫度壓力等非電氣信息、機組是否運行等狀態信息以及對機組的控制與調節的相關信息。

2.2 上層監控

通過上層監控能夠隨時了解到系統的運行狀況，當遇到系統故障時能夠及時提供相關的警示信息并且顯示故障存在的范圍；在監控過程中將泵站的相關數據轉化為可視化數據，能夠更好地幫助工作人員進行數據分析與查詢存貯工作的開展；監控還包括工作人員的具體操作記錄，能夠對不同人員進行權限監管，確保系統的安全有序運行。

2.3 數據存儲與管理

主要是對泵站運行中產生的數據進行統一的存儲與管理，建立相關的平臺，通過對數據的管理與分析了解泵站的運行狀態，并且與其他水利系統進行接入，實現數據共享。

3 泵站綜合自動化功能的需求分析

3.1 數據采集與存儲

大型泵站涉及諸多類型的機械構件，受外界環境的影響，產生了大量數據信息。對相關數據進行采集與存儲，有利于后期控制工作，是大型泵站正常運轉的保障基礎。一般情況下，泵站運轉過程中所關聯到的數據信息包括電氣信息、非電量信息、狀態信息以及保護信息等。相關采集工作由相關傳感器模塊完成。綜合自動化系統完成數據信息采集后，會自動存入實時數據庫，以便管理人員查詢和使用。同時，系統還建立了一個歷史數據存儲平臺，能夠實現在全站內數據共享分析，并可以自動生成報表管理，為后期管理工作提供了諸多便利。信息化時代背景下，基于網絡的綜合自動化系統還可實現在線控制管理操作，即工作人員可在不受地域限制的條件下，實時監控泵站運行狀態。

3.2 故障檢測及診斷

傳統工作模式下，泵站管理主要依靠人工操作實現，對其專業水平、經驗積累等提出了相當高的要求。而泵站綜合自動化建設則大大縮減了人工操作工作量，可對各機組部分的實施運行參數進行監測，及時發現問題，并找準問題予以維護或維修。以現有的技術水平來看，自動監測系統可在泵站出現故障不超過1ms的時間內響應并記錄相關數據信息，包括時間、內容、地點、處理方式等，是人工遠不能及的。在報警通知方式上，它也逐步實現了人性化設計。它包括語音報警和電話報警兩種方式，可在自動報警程序中設置負責人聯系方式，針對故障問題采取自動撥號，對方接機后自動播放報警信息，以指導其及時處置。此外，綜合自動化系統還具備在線自診斷功能，即能夠在泵站出現故障后第一時間定位故障位置，并切換到備用計算機上，進而呈現在人機交互界面上。

3.3 控制系統優化

泵站的正常運轉過程中，除了會涉及故障信息排除及解決外，大量的機組工作還會涉及能源消耗問題。社會經濟發展至今，人們對降低能源消耗的關注度與日俱增，這是進一步提升泵站經濟效益的重要內容之一。在泵站運行中，綜合自動化系統可根據上級控制中心指示，合理配置開機數量，在不影響工作效率的情況下，最大限度地降低能源消耗，功能價值不言而喻。另外，現場控制模式作為優先級別的控制模式，允許轉變部分現場操控單元，保障泵站內設備安全、穩定運行。同時，該控制系統還可接受遠程調度中心的指令，并按需進行調水操作，反饋泵站實時運轉信息，輔助控制中心操作。

4 泵站綜合自動化及優化控制調節分析

4.1 泵站綜合自動化系統的設計

4.1.1 現地控制層設計

在泵站自動化系統設計中，現地控制層的主要設備是可編程控制邏輯（PLC）。在壓力傳感器、流量傳感器、水位傳感器等底層傳感器獲得液體壓力、流量水位等初始觀測數據以及電機機組的運行狀態后，現地控制層將數據進行初步處理后經由局域網發送給監督管理層的服務器，同時PLC還將接收由上層監控器發來的控制命令，從而實現分層自動化系統的遠程控制。本系統中共設置2個PLC控制邏輯，分別控制水源泵站和加壓泵站，對其下的傳感器進行數據采集和機組控制。每個PLC分別配備1個觸摸屏，用來顯示傳感器采集的數據和設備當前狀態，并且在傳感器數據超出安全閾值時發出報警信息，從而方便泵站工作人員監控。PLC控制邏輯通過局域網與監督控制層服務器進行信息交互，為了保證泵站的持續正常工作，給PLC控制邏輯配備不間斷電源，同時底層的傳感器配備備用電源。

4.1.2 泵站自動化遠程監控系統的設計

實現泵站現場工藝操作單元的全自動控制，并可實現兩極控制中心遠程控制。運行泵機的選擇：為保證整個泵機組的運行壽命，在泵機運行的過程中，要保證每臺泵機的運行時間大致相同，不使單臺泵機長時間運行；控制方式：手動、自動、遠控；當系統檢測到有下列情況之一的，進行強制性啟停泵：水池水位低于下限時，停止所有水泵；系統檢測到水泵有過熱、過載、過壓、缺相或變頻故障時，停止發生故障的泵，啟動其他的泵，并發出報警信號，以免發生重大事故。

4.2 泵站綜合自動化控制調節的優化

由于當前由人工調度的泵站系統存在加壓泵站進水池水位過高或過低的問題，泵站自動化系統要能夠通過自動控制將加壓泵站進水池的水位保持在設計合理的范圍內。在本系統中主要通過離散控制電機機組開啟的個數和連續控制電機機組的運行頻率相結合的混合控制模式，實現對進水池水位的優化控制。控制調節策略結合了智能控制和傳統控制的優點，采用模糊控制+PID控制的機制，由模糊控制方式控制電機機組開啟臺數，PID控制變頻器頻率。

5 結語

泵站綜合自動化系統建設的目的主要是為了實現泵站無人值班以及遠程控制和自動診斷系統，優化調度以及經濟運行，從而可以保證泵站能夠安全、可靠以及經濟運行。因此，需要充分了解泵站的自動化控制的整體結構，在分析的基礎上了解實現自動化控制優化的需求，在這個基礎上建立一個以局域網為基礎、分層次管理、能夠有效進行優化控制的分布式系統，這不僅能夠實現水利工程在泵站綜合自動化優化上的需求，還能夠實現泵站遠程管理的分層開展，使管理更安全、更效率。

參考文獻：

[1] 問澤杭，張合朋.泵站綜合自動化系統若干問題的探討[J].中國農村水利水電，2012.

[2] 周德東.電力提灌工程大型泵站綜合自動化監控系統[J].自動化與儀器儀表，2015.

[3] 崔鉆文.淺談泵站綜合自動化應用[J].科技資訊，2012.