泵站電氣自動化改造方案淺述

梁巨升

[摘? ? 要]文章重點介紹了泵站電氣自動化改造方案，分析了自動控制系統設計案，對提高泵站電氣自動化水平的應用具有重要推動作用。如此才能使進泵站運行的更加安全、穩定，進而實現社會效益和經濟效益的雙提升。

[關鍵詞]泵站;電氣自動化;改造方案

[中圖分類號]TU991.35;TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–0–02

Discussion on the Scheme of Electrical Automation Transformation of Pumping Station

Liang Ju-sheng

[Abstract]The article focuses on the electrical automation transformation plan of the pumping station， and analyzes the design of the automatic control system， which plays an important role in improving the application of the electrical automation level of the pumping station. Only in this way can the operation of the pumping station be safer and more stable. And then realize the double promotion of social benefit and economic benefit.

[Keywords]pumping station; electrical automation; transformation scheme

1 自動化設計對泵站電氣的重要意義

泵站及其輔機關鍵體系內，涉及到了便捷閥門油壓以及潤滑劑這2個主要體系，與主機配套的液壓以及水泵葉片調整壓力油等。與主機配套的低壓氣體系、壓力油體系以及中壓體系，專門用于閥門的真空破壞、調整葉片水泵，儲存其他發動設施的能量，附主機體系中主要涉及到了冷卻水、排水泵站以及消費用水。除了電量外，還需要從下落、位移以及應力等方面檢查水工能否獲得可靠平安的保證，并檢查水位、水溫以及水量，此外，還需要檢測濕度、溫度以及絕緣性等。目前，泵站工程在我國城市中的設計，大多是由水力部門和開發商在當地共同設計的，然而，由于開發商沒有充分的認識泵站工程，也沒有相關的資料作為參考，更沒有對規范標準進行統一，進而導致泵站無法對電氣自動化提出明確的需求，無法對泵站電氣提供滿足實際需求的自動化設計。此外，針對運行泵站時所采用的高新技術，例如自控技術以及計算機網絡技術等，由于自動化技術在我國電氣中的應用較晚，因此缺乏豐富的實踐經驗，所設計的標準和技術規范缺乏統一性和具體性。因此，設計人員需要通過不斷的探究，來為泵站電器提供高水平的自動化設計。

2 泵站電氣自動化改造方案

2.1 控制對象和改造目標

由于目前的設備缺乏高水平的自動化技術，再加上社會發展需要更加高效的泵站運行，因此，泵站的發展需要以自動化和網絡化為目標。本文以現有的設備為基礎，升級改造了相應的系統。泵站目前的軸流泵設備為6臺，在啟動水泵時都對自耦減壓法進行了采用，在啟動的瞬間會極大的沖擊電網，并損害水泵電機。電機在經過改造后的啟動，依然需要借助變頻器，以此來為水泵和變頻器設置能夠平滑啟動的參數，還可以在電網中實現對高頻雜波的有效過濾，使水泵電機的電能能夠具有穩定性。并將流量計安裝于泵的出水口，以此來對泵當前的排量進行實時監測。在自動停啟水泵的過程中，需要結合集水池水位以及實時雨量等因素。由于采用了人工的形式來開啟和檢測水泵及其水位，因此對數據的記錄具有一定的復雜性。在完成改造后所采用的傳感器，具有超聲波液位功能，能夠在規定的時間點實現對儲水池水位的實時測量，檢測數據在經過PLC的讀取后，會向上位機的SCADA軟件進行傳送，并由其負責進行監控，在歸檔數據時需要做到與工藝要求的結合，歷史數據表在自動生成后，會在電腦中得到保存，以此來降低日后查詢歷史數據的難度。

2.2 控制要求

對泵站進行改造，具體如下。

（1）在泵電機中通過對控制柜的改造，能夠使其就地功能和遠程功能得以實現，遠程組態軟件功能有自動控制和手動控制這兩種。

（2）根據功率因數，通過對泵站補償柜的改造，使就地補償和遠程監控功能在現場和網絡中得以實現。

（3）在泵站通過對變壓器房的改造，能夠遠程顯示A相、B相以及C相的溫度，溫度過高時發出報警。

（4）對泵站控制室的建立，在控制室內對相應的操作臺和處理柜進行了設置，以此來對信號進行自動監控。

（5）所采用的歐姆龍PLC系統屬于SJIM系列，其能夠從整體上對泵站進行自動化監控，水泵在自動控制水位以及雨量等工況時間，結合了泵的實際狀況。

（6）對通信接口進行了預留，在監控總控室和傳送數據時，對電話線路或DDN網聯網進行了采用。

3 系統設計總方案

系統控制器為PLC，電腦的監控主體就是組態軟件，能夠采用網絡化技術來對泵進行控制，能夠在無人值班的情況下進行自動控制。

3.1 系統硬件結構

在連接各個電氣自動化設備的過程中，采用了現場總線技術，實現了對組態網的組成。中央數據采用PLC進行處理，通過對現場總線DEVICENET的采用，能夠在變頻器與傳感器的數據交換得以實現?，F場總線能夠使現場配線，以及排除現場故障所需的時間得到有效的縮短?，F場總線技術能夠使系統開發時間得到有效的縮短。使通信具有可靠性，使數據的實時采集得以實現。工業以太網實現了PLC與工業PC之間的通信，由于兩者需要交換的大量的數據，而它可以進行快速傳輸，可以使工業PC實現對實時數據的顯示。停啟水泵電機的方式有遠程控制和就地控制，如果系統遇到故障無法啟動時，將開關旋轉到就地選項，就能夠在控制柜柜面上，控制相應的按鈕開關，以此來停啟水泵電機。

歐姆龍SJ1MPLC主要有以下硬件：

SJ1MPLC機架式，其能夠通過與工程實際情況的結合，來對相應的模塊進行配置。在進行改造的過程中，在輸入模塊和輸出模塊所采用的直流數字量和晶體管，分別為CJ1W—ID201和CJ1W—OD201，主要的通信單元為，SJ1W—DRM21DeviceNet，在驅動泵中通過對變頻器的設置，能夠與其實現通信，以太單元CJ1W—ETN11能夠與工業PC進行數據交換。

3.2 系統軟件

系統主要有兩大軟件，首先是所涉及的PLC控制程序，其次是在工業PC上所設計的機組態軟件。

3.2.1 PLC控制程序

本文在CX—Programmer歐姆龍編程軟件中，對PLC程序進行了設計。在設計程序時，所采用的梯形圖具有簡單易懂的特點?？刂频木唧w程序流程如下：在進行正?？刂频倪^程中，首先需要對在線設備進行檢測，判斷其是否做好了準備，例如高壓室溫度以及變壓器等的運行狀態是否正常。如果設備已經做好了準備，就需要對當前的水位以及雨量數據，進行條件檢測，如果水位能夠滿足開泵條件，那么就需要通過對泵的啟動，來進行排水。在防洪防汛的過程中，需要做好對余量的重點檢測，以此來對多臺水泵的啟動條件進行判斷。在水泵啟動之前，需要向內加水，當水加到一定程度后，才能夠啟動電機。電機啟動后，對泵排水量的檢測需要在出水后進行，并采用流量計來檢測，然后需要判斷檢測所得的數據，如低于特定值的流量，會切斷水泵的運行，以此來對其進行保護;如果沒有下雨的話，想要對各水泵進行良好的準備，就需要通過對輪換開泵的采用，來對控制程序進行設計。

3.2.2 現場總線配置

如果Devicenet網絡已經連接在了相應的硬件中，就需要對軟件進行網絡配置，例如控制設備和檢測設備，需要定義PLC中所映射的設備的地址，本文所采用的CX—Integrateor網絡配置軟件為歐姆龍Devicenet。變頻器ACS800產品并不是由歐姆龍公司生產的，在對網絡進行配置之前，需要在軟件中將EDS文件添加到ACS800產品中，EDS文件描述的是產品參數，其能夠作為網絡通信的紐帶，對數據進行交換。掛在Devicenet網絡中的變頻器有6個，其能夠實現對水泵啟動的控制，并對水泵的排水量進行調整。而輸入模塊中的3個模擬量，能夠運行階段的水泵流量和傳感器檢測所得的雨量，由模擬量向數字量轉化。

3.2.3 設計工業PC組態軟件程序設計

工業控制組態軟件具有實施采集各種設備數據的功能，例如PLC及各類數據采集卡等，并且能夠實現對控制命令的發出，并對系統運行進行監控，其所在的系統SCADA軟件平臺，具有監控數據采集的功能，屬于工業應用軟件的組成部分之一。其所設置的項目十分豐富，并且具有靈活的使用方式，強大的功能，本系統在開發監控軟件平臺時，所應用的SIMATICWinCC視窗控制中心，來自于西門子廠家，并根據相關標準，在WinCCV6.0中對MicrosoftSQLServer2000數據庫進行了采用，以此來歸檔生產數據，同時還能夠作為Web瀏覽器，辦公室內的管理者能夠在動態畫面中，看到泵站各設備的運行狀況。此外，采用了工業以太網來實現WinCC與SJ1MPLC之間的通信。

4 結束語

泵站是最主要的城市配套設施，在城市中起到了排水防澇的作用。針對目前的排水排洪泵站來說，缺乏先進的控制設備，并且所采用的控制方法，無法進行高強度的自動化控制。在控制階段依然采用了以往的手段和策略。針對管理水平來說，還是安排了專門的人員來值班，并且依然采用了傳統紙筆的方式來進行記錄和統計。城市在經過不斷的發展后，需要從控制和管理方面，做好對現有泵站的改造和完善，并采用自動化的方式，來對泵站進行監控管理。

參考文獻

[1] 潘旭峰，潘震山.水廠泵站改造中的自動化應用[J].電氣工程應用，2020（1）：38-41.

[2] 覃獻鋒.電氣自動化泵站設計淺析[J].工程技術（文摘版），2016（8）：117.

[3] 榮永忠.試論自來水廠加壓泵站電氣自動化控制技術改造[J].低碳世界，2016（12）：92-93.

[4] 郭冠峰，馬華明.泵站電氣自動化的必要性和設計思路[J].黑龍江科技信息，2015（35）：34.

[5] 戚金疊.淺談排澇泵站電氣自動化系統的設計[J].企業技術開發，2012（18）：55-56.