泵站综合自动化技术探讨

卢维琦

摘 要：在现代化的泵站管理中，单纯依靠人工操作来实现对泵站的运行与调度，已经无法满足水利工程的发展需求，有必要不断开展更加现代化的信息化与自动化建设，在确保泵站安全有序运行的同时实现经济节能的目的。随着我国水利工程中泵站的规模不断扩大，对泵站的要求越来越高，迫切需要提升泵站的现代化，不断开展泵站信息建设，实现泵站自动化建设，提高工作效率。为此，本文就针对泵站综合自动化技术进行分析探讨。

关键词：泵站；综合自动化；技术分析

1 导言

在信息技术飞速发展的今天，网络技术被大范围的运用到控制领域，发展得相当成熟，已经逐渐形成一信息技术为核心的泵站自动化系统，有效确保泵站的有序运行。泵站工程自动化主要是对泵站主机、辅机、变配电设备、闸门等机电设备实现自动控制、保护、测量，做到遥控、遥测、遥调、遥信，实现泵站现代化的管理，达到“少人值守，无人值班”的要求，使得泵站能够更加安全、效率的运行。

2 泵站自动化优化控制系统组成

一般来说泵站自动化控制系统为了实现对泵站的监测、对应数据的处理以及监督控制三方面的要求，主要由监控软件、控制逻辑以及检测装置等三部分组成。

2.1 现地数据采集

泵站中需要采集的信息主要有：泵站机组中的电压电流等相关电气信息、机组中的温度压力等非电气信息、机组是否运行等状态信息以及对机组的控制与调节的相关信息。

2.2 上层监控

通过上层监控能够随时了解到系统的运行状况，当遇到系统故障时能够及时提供相关的警示信息并且显示故障存在的范围；在监控过程中将泵站的相关数据转化为可视化数据，能够更好地帮助工作人员进行数据分析与查询存贮工作的开展；监控还包括工作人员的具体操作记录，能够对不同人员进行权限监管，确保系统的安全有序运行。

2.3 数据存储与管理

主要是对泵站运行中产生的数据进行统一的存储与管理，建立相关的平台，通过对数据的管理与分析了解泵站的运行状态，并且与其他水利系统进行接入，实现数据共享。

3 泵站综合自动化功能的需求分析

3.1 数据采集与存储

大型泵站涉及诸多类型的机械构件，受外界环境的影响，产生了大量数据信息。对相关数据进行采集与存储，有利于后期控制工作，是大型泵站正常运转的保障基础。一般情况下，泵站运转过程中所关联到的数据信息包括电气信息、非电量信息、状态信息以及保护信息等。相关采集工作由相关传感器模块完成。综合自动化系统完成数据信息采集后，会自动存入实时数据库，以便管理人员查询和使用。同时，系统还建立了一个历史数据存储平台，能够实现在全站内数据共享分析，并可以自动生成报表管理，为后期管理工作提供了诸多便利。信息化时代背景下，基于网络的综合自动化系统还可实现在线控制管理操作，即工作人员可在不受地域限制的条件下，实时监控泵站运行状态。

3.2 故障检测及诊断

传统工作模式下，泵站管理主要依靠人工操作实现，对其专业水平、经验积累等提出了相当高的要求。而泵站综合自动化建设则大大缩减了人工操作工作量，可对各机组部分的实施运行参数进行监测，及时发现问题，并找准问题予以维护或维修。以现有的技术水平来看，自动监测系统可在泵站出现故障不超过1ms的时间内响应并记录相关数据信息，包括时间、内容、地点、处理方式等，是人工远不能及的。在报警通知方式上，它也逐步实现了人性化设计。它包括语音报警和电话报警两种方式，可在自动报警程序中设置负责人联系方式，针对故障问题采取自动拨号，对方接机后自动播放报警信息，以指导其及时处置。此外，综合自动化系统还具备在线自诊断功能，即能够在泵站出现故障后第一时间定位故障位置，并切换到备用计算机上，进而呈现在人机交互界面上。

3.3 控制系统优化

泵站的正常运转过程中，除了会涉及故障信息排除及解决外，大量的机组工作还会涉及能源消耗问题。社会经济发展至今，人们对降低能源消耗的关注度与日俱增，这是进一步提升泵站经济效益的重要内容之一。在泵站运行中，综合自动化系统可根据上级控制中心指示，合理配置开机数量，在不影响工作效率的情况下，最大限度地降低能源消耗，功能价值不言而喻。另外，现场控制模式作为优先级别的控制模式，允许转变部分现场操控单元，保障泵站内设备安全、稳定运行。同时，该控制系统还可接受远程调度中心的指令，并按需进行调水操作，反馈泵站实时运转信息，辅助控制中心操作。

4 泵站综合自动化及优化控制调节分析

4.1 泵站综合自动化系统的设计

4.1.1 现地控制层设计

在泵站自动化系统设计中，现地控制层的主要设备是可编程控制逻辑（PLC）。在压力传感器、流量传感器、水位传感器等底层传感器获得液体压力、流量水位等初始观测数据以及电机机组的运行状态后，现地控制层将数据进行初步处理后经由局域网发送给监督管理层的服务器，同时PLC还将接收由上层监控器发来的控制命令，从而实现分层自动化系统的远程控制。本系统中共设置2个PLC控制逻辑，分别控制水源泵站和加压泵站，对其下的传感器进行数据采集和机组控制。每个PLC分别配备1个触摸屏，用来显示传感器采集的数据和设备当前状态，并且在传感器数据超出安全阈值时发出报警信息，从而方便泵站工作人员监控。PLC控制逻辑通过局域网与监督控制层服务器进行信息交互，为了保证泵站的持续正常工作，给PLC控制逻辑配备不间断电源，同时底层的传感器配备备用电源。

4.1.2 泵站自动化远程监控系统的设计

实现泵站现场工艺操作单元的全自动控制，并可实现两极控制中心远程控制。运行泵机的选择：为保证整个泵机组的运行寿命，在泵机运行的过程中，要保证每台泵机的运行时间大致相同，不使单台泵机长时间运行；控制方式：手动、自动、远控；当系统检测到有下列情况之一的，进行强制性启停泵：水池水位低于下限时，停止所有水泵；系统检测到水泵有过热、过载、过压、缺相或变频故障时，停止发生故障的泵，启动其他的泵，并发出报警信号，以免发生重大事故。

4.2 泵站综合自动化控制调节的优化

由于当前由人工调度的泵站系统存在加压泵站进水池水位过高或过低的问题，泵站自动化系统要能够通过自动控制将加压泵站进水池的水位保持在设计合理的范围内。在本系统中主要通过离散控制电机机组开启的个数和连续控制电机机组的运行频率相结合的混合控制模式，实现对进水池水位的优化控制。控制调节策略结合了智能控制和傳统控制的优点，采用模糊控制+PID控制的机制，由模糊控制方式控制电机机组开启台数，PID控制变频器频率。

5 结语

泵站综合自动化系统建设的目的主要是为了实现泵站无人值班以及远程控制和自动诊断系统，优化调度以及经济运行，从而可以保证泵站能够安全、可靠以及经济运行。因此，需要充分了解泵站的自动化控制的整体结构，在分析的基础上了解实现自动化控制优化的需求，在这个基础上建立一个以局域网为基础、分层次管理、能够有效进行优化控制的分布式系统，这不仅能够实现水利工程在泵站综合自动化优化上的需求，还能够实现泵站远程管理的分层开展，使管理更安全、更效率。

参考文献：

[1] 问泽杭，张合朋.泵站综合自动化系统若干问题的探讨[J].中国农村水利水电，2012.

[2] 周德东.电力提灌工程大型泵站综合自动化监控系统[J].自动化与仪器仪表，2015.

[3] 崔钻文.浅谈泵站综合自动化应用[J].科技资讯，2012.