自動化水泵供水控制系統(tǒng)研究

王泓

摘 要：隨著科學技術的發(fā)展和進步，當前自動化技術已經(jīng)廣泛應用到工業(yè)生產(chǎn)的各個領域，并且都取得了不錯的績效。自動化水泵供水控制系統(tǒng)的應用，不僅提升了城市供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，而且具有良好的經(jīng)濟效益。本文首先介紹了自動化水泵供水控制系統(tǒng)的運行原理，為接下來的內容做好理論基礎;之后重點分析了對于自動化水泵供水控制系統(tǒng)的內部設計，最后圍繞這一系統(tǒng)的基本作業(yè)環(huán)節(jié)進行了簡單探究，使整體結構更加科學合理。

關鍵詞：自動化水泵;供水控制系統(tǒng)

長期以來，在水資源供應領域中普遍受到認可的是變頻調控技術，但是這種技術在具體應用中存在跳閘頻繁、能耗較大等問題，進而導致供水系統(tǒng)在運行過程中容易出現(xiàn)異常現(xiàn)象。自動化水泵供水控制系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅能夠有效解決傳統(tǒng)變頻調控技術存在的不足，而且更加符合節(jié)能減排的要求。基于此，相關部門逐漸開始引入這種系統(tǒng)，并且其應用范圍也在持續(xù)擴大，成為現(xiàn)階段供水領域中最受歡迎的一種系統(tǒng)。

1 自動化水泵供水控制系統(tǒng)的運行原理

作為一種先進的控制裝置，自動化水泵供水控制系統(tǒng)的運行主要是借助PLC、變頻器等設備進行的，其目的在于保證供水壓力的閉環(huán)控制和穩(wěn)定度。現(xiàn)階段城市供水量逐漸增大，管網(wǎng)的壓力也隨之加大，針對這種情況，自動化水泵供水控制系統(tǒng)能夠自動進行壓力調節(jié)，使整個系統(tǒng)的運行速度和水流流量符合管網(wǎng)需要，進而達到穩(wěn)定水壓和降低能耗的目的。另外，自動化水泵供水控制系統(tǒng)能夠通過調節(jié)頻率控制水泵轉速，其主要作業(yè)過程在于，通過這一系統(tǒng)中的壓力變送器檢測管網(wǎng)出水壓力，并將與之相關的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絇ID控制器，PID通過分析計算為系統(tǒng)提供合適的頻率，進而實現(xiàn)了系統(tǒng)整體作業(yè)過程中的自動化。值得注意的是，PID控制器不僅具有上述作用，而且還是PLC進行內置控制的核心，它能夠通過分析Δp（預先設定的壓力與給水連接管壓力變送器之間的差值）的不同數(shù)據(jù)情況，為系統(tǒng)控制流程制定不同的方案。具體而言，針對Δp≠0的情況，PID控制器首先需要計算出Δp的具體數(shù)值，并根據(jù)計算結果轉變PLC的輸出值，在這一過程中，變頻器的輸出頻率也隨之改變，進而達到控制連接管給水壓力的目的;針對Δp=0的情況，PID控制器不再需要計算出Δp的具體數(shù)值，因此PLC的輸出值和變頻器的輸出頻率也不會發(fā)生改變，水泵電機能夠保持原來的狀態(tài)繼續(xù)運行。值得注意的是，工作人員在自動化水泵供水控制系統(tǒng)的運行過程中，應該時刻關注變頻器的輸出值，一旦發(fā)現(xiàn)輸出值低于50赫茲的情況，應該立即切換電網(wǎng)，使該數(shù)值盡快恢復到正常狀態(tài)。

2 自動化水泵供水控制系統(tǒng)的設計

2.1 控制系統(tǒng)的模式選擇

上面針對自動化水泵供水控制系統(tǒng)的運行原理進行了簡單介紹，可以發(fā)現(xiàn)，這種系統(tǒng)在運行過程中整體符合簡單高效的原則。為了使這種先進的自動化系統(tǒng)得到更加廣泛的應用，相關人員在設計過程中也需要考慮各種不同的情況。目前，我國在自動化水泵供水控制系統(tǒng)的選擇上，主要涉及到以下三種模式，下面將對此進行詳細論述。

2.1.1 手動控制模式

在手動控制模式下，自動化水泵供水控制系統(tǒng)中相關設備的啟動和停止是由操作人員負責的，因此這種控制模式需要在相關設備的控制箱中安裝選擇開關。另外，針對系統(tǒng)中的變頻器操作模板，工作人員可以根據(jù)自身需要和具體情況進行手動控制或者自動控制，具有較強的靈活性。值得注意的是，手動控制模式對于工作人員專業(yè)素質和各種技能的要求較高，即工作人員在作業(yè)過程中首先需要針對水泵運行情況和現(xiàn)場狀況進行詳細了解，之后根據(jù)上述判斷結果選擇需要開啟的水泵，并且需要借助變頻器設置水泵的具體運行效率。一般而言，針對水泵運轉時間大于24小時的情況，需要操作人員手動轉換其他水泵的運行，確保整體系統(tǒng)持續(xù)處于高效運作中。另外，與其它控制模式相比，手動控制模式的典型優(yōu)勢在于，操作人員能夠定期開展設備檢查工作，并對其中出現(xiàn)的問題進行及時維修。

2.1.2 PLC控制模式

現(xiàn)階段在水資源供應領域中，政府部門對于水泵供水系統(tǒng)的最大要求在于經(jīng)濟實用、運行可靠、高效節(jié)能。因此，工作人員在設計自動化水泵供水控制系統(tǒng)時，可以選擇借助變頻器實現(xiàn)對于水泵的調控運行，其中最核心也最主要的模式就是PLC控制模式。在PLC控制模式下，其中的主要組成部分包括PLC、PID智能調節(jié)器以及壓力變送器等，能夠發(fā)揮采集數(shù)據(jù)和控制設備等功能。在具體的作業(yè)過程中，PLC需要在水泵開啟之前，對水泵的累計運行時間和之前的運行參數(shù)進行綜合分析，進而自動選擇出恰當?shù)乃脝臃绞健Ｒ话愣裕琍LC控制模式會優(yōu)先啟動運行時間短且運行狀態(tài)好的水泵，這樣才能避免出現(xiàn)因水泵運行時間過長或者持續(xù)不運行而導致的各種問題。另外，PLC需要接收PID智能控制器和壓力傳送器等產(chǎn)生的各種信號，并將其與其他相關的數(shù)據(jù)信息結合在一起進行累計計算，實現(xiàn)更加良好的控制效果。當然，這種自動化的作業(yè)過程并不意味著工作人員無法插手其中的任何操作，PLC控制模式還具有一個隱藏功能，即針對中央控制層的指令修改自身的控制方案，進而達到優(yōu)化控制效果的目的。因此，為了使工作人員及時了解水泵的具體運行情況，自動化水泵供水控制系統(tǒng)在安裝時會配備一臺觸摸屏，這樣工作人員能夠根據(jù)水泵的運行狀況以及自身的判斷修改PLC中的參數(shù)，使其作用效果達到最佳。

2.1.3 中央控制系統(tǒng)

作為自動化水泵供水控制系統(tǒng)的“大本營”，中央控制系統(tǒng)的主要組成部分僅僅包括設備開關和設備控制畫面，但它能夠發(fā)揮宏觀調度的作用，進而實現(xiàn)對于整體系統(tǒng)的全面控制。具體而言，中央控制系統(tǒng)的作用不止于此，它在整體系統(tǒng)運行的各個時間段都進行了相應的調度：第一，中央控制系統(tǒng)能夠遠程設置變頻器的輸出值、頻率等，進而改變供水系統(tǒng)的控制流程;第二，中央控制系統(tǒng)能夠針對系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)信息進行集合統(tǒng)計，并針對不同的工藝參數(shù)值進行具體分析，這一操作能夠將其中有問題的部分及時反饋給工作人員，因此在很大程度上優(yōu)化了系統(tǒng)的運行狀態(tài);第三，中央控制系統(tǒng)為工作人員展示著自動化水泵供水控制系統(tǒng)中各個設備的運行狀態(tài)以及運行過程中數(shù)據(jù)信息的變動情況，對于系統(tǒng)運行出現(xiàn)的故障也能及時發(fā)布報警信號，以便于工作人員開展應對措施，確保整體系統(tǒng)的持續(xù)高效運行。

2.2 軟硬件的配置問題

作為自動化水泵供水控制系統(tǒng)的關鍵部分，PLC不僅能夠對各種信號進行采集和輸入、實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，而且能夠直接影響水泵壓力的穩(wěn)定程度，因此工作人員需要為PLC配置合適的軟件設備與硬件設備，確保其在自動化水泵供水控制系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮。值得注意的是，市場上售賣PLC的商家眾多，很多PLC的質量也是良莠不齊，因此工作人員在采購PLC設備的過程中，應該加強辨別能力，并根據(jù)供水情況和實際需要進行選擇。

具體而言，在自動化水泵供水控制系統(tǒng)的硬件方面，工作人員需要重點關注對于PLC設備、計算機數(shù)據(jù)傳感器、LED顯示屏以及電信工控器的選擇和配置。究其原因，在于PLC能夠將采集和接收到的各種信號進行放大運行，并逐一判斷這些信號的作業(yè)現(xiàn)場和具體類型，但是PLC發(fā)揮上述功能的前提是需要傳感器、LED顯示屏等各種硬件的支持。除此之外，為了及時明確水泵的運行情況、對系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境實施整體控制，工作人員需要在水泵作業(yè)現(xiàn)場安裝適當數(shù)量的攝像頭以及與攝像頭相關聯(lián)的數(shù)據(jù)備份設備，這也是工作人員需要采購的重要硬件設備。

在自動化水泵供水控制系統(tǒng)的軟件方面，工作人員需要重點關注對于網(wǎng)絡接口和遠程調控程序的安裝和配置，這些軟件系統(tǒng)不僅能夠掌握閥門的開關位置、輔助水泵的開啟和停止工作，而且能夠及時獲取并傳遞系統(tǒng)運行過程中的水位信號、水泵壓力以及管道流量等，方便工作人員快速進行分析和處理。

3 自動化水泵供水控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)

自動化水泵供水控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)包括排真空、操控閘門閥門、監(jiān)控水位和流量以及傳輸數(shù)據(jù)等。具體而言，排真空工作首先需要借助真空檢測器對水泵中的真空度進行檢測，之后根據(jù)測量數(shù)據(jù)排除水泵中的空氣，確保其中的真空度達到系統(tǒng)標準。這一工作環(huán)節(jié)主要是為了穩(wěn)定水泵的導水壓力，確保其在作業(yè)過程中不會出現(xiàn)任何問題;控制閘門閥門的工作即為控制閘門和閥門的開啟和關閉，尤其是在水泵開始或者結束作業(yè)時應該降低閘門和閥門的開啟速度，確保水流對于水泵的沖擊影響降至最低;監(jiān)控水位和流量的工作就是在系統(tǒng)運行過程中檢測相關的水位信息和流量信息，并通過分析這些數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)對于系統(tǒng)的控制;傳輸數(shù)據(jù)的工作主要就是將已經(jīng)獲取的數(shù)據(jù)信息進行傳輸，使其完整呈現(xiàn)在LED顯示屏上，但是在傳輸?shù)倪^程中需要注意防水和隱蔽，避免出現(xiàn)由于硬物毀損線路導致數(shù)據(jù)無法傳輸?shù)膯栴}。

4 小結

綜上所述，自動化技術在我國水資源供應領域已經(jīng)得到了廣泛應用，這對于提高供水效率、實現(xiàn)節(jié)能減排具有重要的意義。基于此，相關部門應該針對自動化水泵供水控制系統(tǒng)的運行原理、設計流程以及基本環(huán)節(jié)進行深入了解，根據(jù)實際需求選擇科學的控制方式，并為系統(tǒng)配置合適的軟件硬件設備，確保該系統(tǒng)的持續(xù)高效運行。

參考文獻

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