基于智能控制器的泵站自动化系统研究

2018-01-29黄建楚轩陈勇

中国设备工程 2018年20期

关键词：保护器泵站控制器

黄建，楚轩，陈勇

（江苏省骆运水利工程管理处，江苏宿迁 223800）

现代化泵站管理是基于智能控制器的泵站自动化系统的有效使用之下进行的，目的在于泵站的可靠运行和高效运行，这也是运用互联网技术的目标所在。因而针对泵站自动化系统提出新的要求，经过研究和改善，让智能控制器的泵站自动化系统更加完善。

1 泵站自动化系统的发展现状

1.1 泵站自动化系统的发展

20世纪60年代末，泵站自动化系统被研制而出并开始运用，发展至今，使用的最广泛的是分层分布式的综合自动化系统，顾名思义，它最大的特点就是分层分布式的结构：现地控制级、监督控制级、泵站管理级。监督控制级的出现让泵站的运行能够自动监测，能够实现状态检测、远程控制和报警处理，提高了泵站的实效性的管理水平。同时，随着科学技术的不断发展，使得泵站的监控系统采用更多的智能设备、采用开放的通讯协议、采用信息化系统等，让泵站的自动化系统更加智能化、开放化、科学化。从广泛使用的分层分布式泵站自动化系统来讲：第一，泵站自动化系统的现地控制级，以PLC为主要设备，通过各项传感器，进行现地数据采集与实际控制，采集的信息有电气信息、状态信息、保护信息等等，送至中央服务器；实际控制是指阀门的开关、机组的开启和关闭等等，是经过接收控制命令实现上述操作。第二，泵站自动化系统的监督控制级，目的是对该系统的运行进行实施监督，出现故障及时进行报警处理，以及过程监视等等，它的系统升级和维护都很方便，能够对数据资源进行统一管理，甚至可以实现不依赖于人的操作。第三，泵站自动化系统的泵站管理级在于操作的管理，其中设有工程师和操作员的操作台，能够完成各项参数设置和发布命令，也可以通过对监控得来的运行状态进行投影，以便快速找到问题解决问题。但是这一型的泵站自动化系统依旧存在不足，比如它的适用性比较差、忽视生产管理、系统运行的维护人员的技术力量不够等等，这些问题都让自动化系统的许多功能无法得到真正的发挥。因此，为应对这些问题，对于智能控制器的泵站自动化系统的研究也势在必行。

1.2 泵站自动化系统的现状

智能控制器的泵站自动化系统需要在原本的系统基础上更加实用和可靠，并且能够在成功完成数据采集、自动调节、安全预防等操作的情况下做到远程管理和设备管理等有效管理。针对于系统的主控的重要功能，除去能够数据采集和处理、实时监控和记录之外，还要能正常的指导操作，通过实时记录的数据积累，提高泵站的正常运行和维护水平。智能化的新需求还要求该系统能够利用计算机的各个通道实现在线或者离线的诊断，也能够利用软件工具解决诊断出的问题。由于是根据分层分布式的泵站自动化系统进行的研究，所以该系统的分层分布式的结构，通过通讯的方式实现层级间的连接，所以在这方面还需要加强各设备之间的连接和稳定性，同时在任何的现场环境下都能够有强悍的抗干扰能力，实时实施，使得该系统的可靠性更强。因为层级之间的通讯网络连接，所以其连接设备是灵活的，也需要进行不断的扩充，模块化的硬件结构和利用了OPC 技术的软件结构都为系统的运行提供了开放程度，所以硬件和软件的实际保障必须得以保证。同时，还需要该系统的实时性更强，这样可以在系统正常运行时，快速进行检查与核验，快速预警及时防护。那么基于智能控制板的泵站自动化系统的研究，要让它具有更强的操作能力，控制板的界面可以观测到运行的任一步骤，直观形象性更强的同时还能实时进行操作控制，控制板界面整理为模块化，模块化的模式让技术操作人员操作更加简便也更符合操作人员的习惯。

2 基于智能控制器的泵站自动化系统的研究

面对现阶段对泵站自动化系统的新的要求，提出了以智能控制器为核心的泵站自动化系统，旨在能够在无人操作情况下，自动完成数据采集、机组的开关等等，同时在设计过程中原有的按键保持不变，确保操作人员都能完成智能化后的泵站自动化系统。

2.1 基于智能控制器的泵站自动化系统的新系统构成

以智能控制器为核心的泵站自动化系统与原系统的系统构成不同。这款自动化系统在保持原有按键不变的情况下，它的控制器不再需要单独设置，这大大节省了占地的空间和使用的接线装置，同时为建成智能控制器需要在原本的控制器的基础上添加安全预防系统、泵站控制柜、站用配电柜等等。新添加的设置可以完成总电源的有效接入，有效保护进线继电，及时采取信息并信息交流，实现泵站的完全预防，让控制器真正的体现出它的智能性质。在2011年3月于某省市开始投运的智能系统中，就实现了它强大的保护和控制功能，因为在新系统设定时加大了监控的铺设，系统还有着信息化的接口，所以完全可以通过网络传输数据信息和监控所得的安放画面，这再度加强了智能系统的控制和保护作用。

2.2 基于智能控制器的泵站自动化系统的新系统特点

智能控制器的泵站自动化系统简单来讲就是智能控制器担当大脑的角色，与每个机组的控制器相连接，完成开机的总功能，但是一个智能控制器最多智能连接16台单独的机组控制器，这是将整个泵站的数据参数进行整合的有效的智能系统。智能控制器的泵站系统分为无人操控和有人操控的两种状态，在无人操控时，可以自行判别安全和非安全区域，有效的保护泵站的财产安全，这样的智能系统有着这样敏锐的视觉系统，不仅能监控全局、判断泵站的实际情况，还能识别泵站的场景和特殊事件的发生并及时进行预警或者安全预防，从而保证泵站内的人员、机器的安全。当操作人员进行操控时，也是比较简便的，因为智能控制器原本的按键都保持不变的设计使得技术人员能够迅速熟悉智能控制器，熟练进行操作，又因为这样的智能控制系统是将数据内容和推送技术进行了嵌入式的平台实现安装，它的实时性是不可忽视的，完全可以确保泵站内的信息进入专用的信息网络，同时也可以进行点播和推送，交互管理彻底得到实现。智能控制系统的一大优势是可以在数据信息缺失时也能在云系统中得到修复，不仅降低了风险和管理成本，还根据新出现的云计算系统降低了出错率。而操作人员根据得出的数据参数对泵站的机组进行设置，使得泵站机组根据最科学的系统进行循环，有效延长了泵站机组的生命时长，也提升了整体的可靠性。

2.3 基于智能控制器的泵站自动化系统的智能控制器

作为“大脑”角色存在的智能控制器有着完成全站智能控制、采集全站数据信息、确保通信信息交互等作用的存在，是整个泵站的智能系统的核心。它的开机的方式就有三种。

（1）一键开机，是最简单便捷的操作，其原理是根据水利系统的原有的运行习惯进行设计的，这样的设计极大的方便操作人员的现场操作。

（2）远方遥控开机，只针对于远程控制而言，顾名思义，就是远方主站通过对智能控制器传达指令要求开机，智能控制器接收到命令进行操作的过程。

（3）水位自动开机功能，是最灵活的开机方式，根据编程得出的不同水位的程序，根据水位情况自动开机的操作，是最能满足用户现场需求的开机方式。智能控制器开机时是根据进水插门和出水闸门的开放程度进行的操作，若其中一项的效度不够就及时预警，发出警报，并对其做出事件记录如“闸门操作失败动作”，在此情况还要继续开机，只有将预警报信系统归为原位才能再度下达开机的指令。智能控制还存在的一大优势是实时而全面的监控系统，不仅能够了解整个泵站的运行状况还能及时预警和安全防护。

2.4 基于智能控制器的泵站自动化系统的智能保护器

智能控制器的泵站自动化系统中的智能保护器，是整个智能操控系统的执行单元，它的作用是对泵实行就地自动控制和继电保护。确保系统装置在自动的情况下，能够接收到就地开机或者遥控开机的命令；确保系统装置在备用的情况下，只接受主泵站的开机命令。而智能保护器在开机时，需要它按照顺序保证完成，第一步，是判断开机条件是否能完成开机；第二步，是闸阀控制是否能完成（可投退）；第三步，是闸阀位置是否能准确判定；第四步，判断能否实现降压启动或者实行全压运行的操作。以上步骤一项不达标，智能保护器就会发出报警信息，并为保证安全自动停止命令操作，但是智能保护器发出停止继续操作命令后，却无法实现对闸阀恢复原位的操作，需要操作人员进行编程加以实现。