泵站機電自動化控制技術(shù)應(yīng)用研究

馬新涌

（山東省調(diào)水工程運行維護中心棘洪灘水庫管理站，山東 青島 266109）

自動化控制技術(shù)作為現(xiàn)階段實踐中被廣泛利用的高新技術(shù)之一，在應(yīng)用過程中產(chǎn)生了巨大的價值。水資源是我國生產(chǎn)、生活實踐中的重要資源，分布極為不均。從資源利用的角度來看，我國水資源存在著相對緊張的局面。為了解決水資源空間分布不均的情況，泵站機電自動化控制技術(shù)十分重要。筆者結(jié)合目前的調(diào)水工程運營實踐進行分析，其實際價值發(fā)揮和泵站機組設(shè)備的配合效果有顯著關(guān)系[1]。對我國目前使用的泵站進行調(diào)查分析可知，其大多興建于20世紀60年代，這些泵站在運行的過程中嚴重依賴操作員的經(jīng)驗，而且為了保證泵站的持續(xù)、穩(wěn)定運行，一般需要消耗大量的人力、物力。不僅如此，這種方式還存在著效率低、質(zhì)量差等顯著問題。在技術(shù)不斷進步的大環(huán)境下，自動化技術(shù)在泵站控制中的應(yīng)用表現(xiàn)越來越突出，分析研究泵站在工作實踐中的機電自動化控制，有利于提升泵站的工作實效。

1 泵站機電自動化控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及功能

對泵站的工作實踐進行分析會發(fā)現(xiàn)自動化控制技術(shù)在其中的應(yīng)用經(jīng)歷了一個過程，而且自動化技術(shù)的具體使用呈現(xiàn)出了發(fā)展的態(tài)勢，且這種發(fā)展與泵站自動化控制需求息息相關(guān)。

1.1 泵站機電自動化控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

要明確泵站機電自動化控制技術(shù)的利用現(xiàn)狀，首先需要對泵站有全面的認知。所謂的泵站具體指的是設(shè)置了綜合設(shè)施的房屋，一般來講，這個房屋會配置水電機組、電力設(shè)施、管道，而且為了保證設(shè)備的安全，還會在房間上配置閘門。對我國的泵站機電自動化控制技術(shù)應(yīng)用進行分析，其主要經(jīng)歷了3個階段，分別是20世紀80年代、20世紀90年代和20世紀末期[2]。分析研究我國泵站機電自動化技術(shù)的具體發(fā)展，其與人們利用電子技術(shù)改善泵站運行狀態(tài)有顯著的關(guān)系。在不斷滿足需求的基礎(chǔ)上，泵站機電的自動化控制不斷完善，從機械電氣化逐步向自動化控制轉(zhuǎn)變。

泵站機電自動化控制技術(shù)的有效應(yīng)用非常重要。因為有強大且不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)作支撐，當前我國的泵機自動化控制處在世界領(lǐng)先的位置[3]。總的來說，現(xiàn)階段我國雖然在泵站機電自動化控制方面取得了不錯的成績，但是依然需要進一步完善。

1.2 泵站機電自動化控制技術(shù)的功能

在技術(shù)的具體使用中，自動化技術(shù)的應(yīng)用保證了油箱、電機和泵的有效連接。在這個過程中，自動化技術(shù)利用閥門、電閘等多種裝置實現(xiàn)了對泵站的自動化控制。結(jié)合當前的泵站機電自動化控制技術(shù)應(yīng)用可知其有幾種顯著的功能，具體表現(xiàn)在基本功能、高級功能以及修飾性功能[4]。在這3種功能當中，基本功能是指為了保證基本操作的效果而需要實施的功能，比如在實踐中的數(shù)據(jù)采集、機組的控制等。高級功能所包含的內(nèi)容比較多，具體有應(yīng)急機制、自動化控制技術(shù)的應(yīng)用調(diào)節(jié)等。修飾性功能具體分析來看，其具體指的是依靠人體的感知，如觸覺、視覺等實現(xiàn)人機信息交換。泵站機電自動化控制技術(shù)的3種功能是相輔相成且互相影響的，無法實現(xiàn)獨立存在。不僅如此，在研究中發(fā)現(xiàn)泵站機電自動化控制技術(shù)3種功能的實現(xiàn)必須要以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，即在信息技術(shù)基礎(chǔ)上進行內(nèi)部的轉(zhuǎn)換與遞進，這樣，自動化控制效果才會更加突出。總的來講，泵站機電自動化控制技術(shù)在實踐中要發(fā)揮突出作用，必須要滿足3方面功能，這樣，技術(shù)應(yīng)用的可靠性表現(xiàn)才會更加突出。

2 泵站機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢及改善途徑

對泵站機電自動化控制技術(shù)的有效應(yīng)用進行分析，發(fā)現(xiàn)其存在著顯著優(yōu)勢，而且在實踐中通過改善應(yīng)用途徑，機電自動化控制技術(shù)的實踐價值會更加突出。

2.1 泵站機電自動化控制技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

高新技術(shù)和自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在逐漸取代人工生產(chǎn)，在高新技術(shù)和自動化技術(shù)普遍應(yīng)用的大環(huán)境下，生產(chǎn)、工作效率獲得了顯著的提升[5]。就泵站機電自動化控制技術(shù)的具體利用來看，其逐漸完善無論是對企業(yè)的工作效率還是工作質(zhì)量都有非常重要的作用。泵站機電自動化控制技術(shù)具體是通過準確讀取信息來源實現(xiàn)對機械的自動化操作，靈敏度和準確性是最為顯著的特征。其可以擺脫人類主觀方面因素的影響，從而保證泵站在信息處理方面的規(guī)范性和程序性，這樣諸多負面因素對泵站的影響會得到規(guī)避，泵站運行的效率以及質(zhì)量會明顯提升。

泵站機電設(shè)備自動化控制技術(shù)的使用極大減輕了人類的操作負擔，在自動化控制技術(shù)應(yīng)用的情況下，現(xiàn)場設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性以及安全性有了顯著提升。設(shè)備所帶的自動預(yù)警裝置以及檢測裝置等有效減輕了設(shè)備運行的風(fēng)險，從而使設(shè)備的使用壽命以及運行周期獲得了延長[6]。不僅如此，泵站自動化控制技術(shù)的使用對設(shè)備的維修和保養(yǎng)也是非常有利的，因為自動化控制調(diào)整和改善了設(shè)備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了設(shè)備的自動檢測，這樣，開展設(shè)備的整體維修等工作會更具針對性，其所消耗的資源等會得到有效控制。簡言之，泵站機電自動化控制技術(shù)的使用在人力、物力、財力控制等方面具有突出的現(xiàn)實效果，這對實現(xiàn)當前設(shè)備應(yīng)用的經(jīng)濟性有顯著幫助。

2.2 泵站機電自動化控制技術(shù)改善途徑

泵站機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用要獲得預(yù)期的效果，需要對其具體運行進行改善。泵站機電自動化控制技術(shù)在應(yīng)用中要保持控制效果的優(yōu)化，需要加強自動化控制技術(shù)自身的復(fù)合性。目前的機電自動化包含了信息整理學(xué)、計算機程序等比較多的內(nèi)容[7]。就21世紀的人類社會發(fā)展來看，智能化和自動化是主要的發(fā)展趨勢，在這種趨勢下，人們對生活和工作的具體要求也發(fā)生了顯著的變化。在這種變化下，泵站機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用需要強調(diào)如下幾點。

1）加強機電自動化與智能化的結(jié)合，從而使機電自動化控制逐漸轉(zhuǎn)向智能領(lǐng)域的自動化控制。現(xiàn)階段智能化應(yīng)用的顯著特點是性能高、運行快和應(yīng)用廣，這些特征使得智能領(lǐng)域的自動化控制具備了更加突出的應(yīng)用實效，所以基于智能化開發(fā)自動化控制系統(tǒng)成了目前的泵站機電自動化控制技術(shù)發(fā)展主流。

2）泵站機電自動化控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需要深入應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)代化平臺。結(jié)合現(xiàn)階段的遠程控制實踐可知，網(wǎng)絡(luò)在遠程控制中的作用是不可小覷的。因此，在自動化控制終端開發(fā)中需要強調(diào)網(wǎng)絡(luò)的運用，這樣，遠程控制的實際效果會更加突出。

3）關(guān)注泵站機電自動化控制技術(shù)的自動化發(fā)展與綠色化發(fā)展。在泵站機電自動化控制技術(shù)發(fā)展的過程中強調(diào)機電系統(tǒng)與人力之間的關(guān)系，重視二者的聯(lián)合，這樣可以實現(xiàn)自動化控制產(chǎn)品的綠色與生態(tài)[8]。

3 泵站機電自動化控制的調(diào)節(jié)策略

在明確了泵站機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用改善途徑后，對具體的泵站機電自動化控制進行調(diào)節(jié)，這對于更好地發(fā)揮自動化控制優(yōu)勢有突出的現(xiàn)實意義。就目前的分析來看，在自動化控制調(diào)節(jié)實踐中，如下工作是必須要強調(diào)的。

3.1 泵站自動化的設(shè)計原則

為了保證技術(shù)的應(yīng)用效果，需要對自動化控制的設(shè)計原則進行明確。以實際項目的開展為例，設(shè)計原則主要有3個：1）堅持實踐原則。即從項目本身的實際情況入手對泵站的自動化過程進行系統(tǒng)的設(shè)計，同時在設(shè)計的過程中要對資金、技術(shù)以及人員的具體配置等進行考慮。在設(shè)計時，必須要強調(diào)實踐，不能因為貪大求全而設(shè)計出與實踐不相符的技術(shù)。就目前的實踐設(shè)計而言，從自動化程度的差異出發(fā)可以設(shè)計數(shù)據(jù)采集型、部分系統(tǒng)自動型和綜合自動型3種形式。2）先進性和可靠性原則。在進行設(shè)計的時候，要以可靠性為核心展開相關(guān)的研究與分析，并對設(shè)備、元件等進行選擇與利用，這樣，可以規(guī)避設(shè)計實踐中出現(xiàn)全面開花以及華而不實的問題。在設(shè)計實踐中，基于可靠性強調(diào)設(shè)備選擇與利用的先進性以及前瞻性，這樣，最終的泵站自動化設(shè)計實效會更加突出。3）效益最大化原則。泵站自動化和其他的經(jīng)濟活動一樣，也需要以效益最大化為基本目標。結(jié)合目前的實踐進行分析，在泵站自動化控制技術(shù)的應(yīng)用實踐中，如果無法達到效益的最大化，勢必會出現(xiàn)浪費資源的問題。

3.2 泵站的優(yōu)化控制

在加壓泵站控制的過程中，一般會利用具有實效性的控制規(guī)則，在規(guī)則應(yīng)用的基礎(chǔ)上水會處在安全范圍之內(nèi)，而且會在控制的范圍之內(nèi)讓其發(fā)揮最大效能[9]。對加壓泵的具體控制在實踐中要發(fā)揮其有效性，水泵機組的工作狀態(tài)變化需要滿足相應(yīng)的控制條件，比如工作機組的數(shù)量以及功率等需要在要求范圍內(nèi)。

利用機電自動控制技術(shù)，使智能水泵機組控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的控制模式相結(jié)合，可以實現(xiàn)水泵機組的PID自動化控制。在控制實踐中，利用模糊控制策略會實現(xiàn)對泵站機電的整體控制。就PID控制策略的具體實施來看，其實現(xiàn)了機組的變頻控制，具體的控制示意圖如圖1所示。

圖1 控制示意圖

基于示意圖進行具體分析，在泵站機電自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用的過程中會進行系統(tǒng)進水和出水量的計算，同時會通過PID實現(xiàn)機組的變頻調(diào)節(jié)。在實踐中，“是否運行”的具體判斷是泵站自動化控制技術(shù)應(yīng)用過程中的關(guān)鍵。結(jié)合實驗?zāi)M進行分析會發(fā)現(xiàn)在出水量的設(shè)置值比較低的時候，控制系統(tǒng)在控制實踐中會頻繁執(zhí)行控制過程，這種情況下機組切換的次數(shù)會比較多，會引發(fā)能源浪費問題。在條件設(shè)置比較高的時候，系統(tǒng)的實時調(diào)節(jié)性會顯著降低，而這種情況也不利于預(yù)期控制效果的完成。基于上述的條件，參數(shù)設(shè)置高或者低都是非常不利的。因此，在實踐中需要合理地進行出水、進水量的設(shè)置，這樣，在利用PID進行控制的時候，變頻調(diào)節(jié)的效果會更加顯著。

3.3 自動化控制

在泵站機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用實踐中，自動化控制是非常重要的內(nèi)容。就自動化控制實踐來看，其具體指的是泵站機電控制過程中所有情況的集合，在所有情況判斷的基礎(chǔ)上會給出控制的具體策略。在泵站中，自動化控制不用建立被控制對象模型，其會基于出水量的具體結(jié)果進行參考數(shù)值的設(shè)置，進而達到控制的目的[10]。另外，在泵站機電自動化控制技術(shù)的具體利用中不需要精確的控制模型，對于動態(tài)特性不強的泵站出入水量非常合適。此外，基于PID的自動化控制策略需要保證穩(wěn)定性，這樣，其調(diào)節(jié)作用才會更加突出。

3.4 自動化控制系統(tǒng)

在泵站機電自動化控制中，發(fā)揮關(guān)鍵作用的系統(tǒng)便是自動化控制系統(tǒng)，所以對自動化控制系統(tǒng)進行設(shè)計分析與優(yōu)化有突出的現(xiàn)實價值。就自動化控制系統(tǒng)的屬性分析來看，其屬于計算機控制，不過在具體的控制應(yīng)用中，其存在著多種控制策略。對目前的泵站出入水量控制進行分析發(fā)現(xiàn)其主要有兩個，對比實際注水量和泵站設(shè)定的范圍值會出現(xiàn)一個具有差異的數(shù)值，其便是偏差系數(shù)。在偏差系數(shù)的基礎(chǔ)上對計算機控制系統(tǒng)的偏差率進行確定，這樣，計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的實際效果會更加顯著。在出水設(shè)定的時候采用自動控制系統(tǒng)，這樣能夠獲得一個具有統(tǒng)一性的集合。在這個集合中進行變量范圍的確定，并保證數(shù)字的精確性，這樣便可以生成控制數(shù)據(jù)。讓數(shù)字信息處理工作在計算機的內(nèi)部進行，如此一來便可以獲取控制的具體方法。在獲得策略數(shù)據(jù)之后對相應(yīng)的規(guī)則進行改變，并在優(yōu)化規(guī)則的基礎(chǔ)上強調(diào)模糊處理，最終便可以獲得泵站的控制值。基于模糊處理的利用獲取控制的集合，并從輸出的數(shù)據(jù)當中獲取能夠代表集合的精準定量，最終便可以獲得最優(yōu)化之后的控制結(jié)果。

4 結(jié)語

綜上所述，泵站電機自動化控制技術(shù)的利用對泵站的運行效果有顯著的影響，所以在高效、穩(wěn)定、持續(xù)的要求之下，積極推動泵站機電自動化控制有突出的現(xiàn)實價值。筆者詳細分析了泵站機電自動化控制技術(shù)的發(fā)展以及功能，探討了自動化控制技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢和效果提升途徑，提出了泵站機電自動化控制基礎(chǔ)應(yīng)用的具體調(diào)節(jié)策略。