泵站电气自动化改造方案浅述

梁巨升

[摘    要]文章重点介绍了泵站电气自动化改造方案，分析了自动控制系统设计案，对提高泵站电气自动化水平的应用具有重要推动作用。如此才能使进泵站运行的更加安全、稳定，进而实现社会效益和经济效益的双提升。

[关键词]泵站;电气自动化;改造方案

[中图分类号]TU991.35;TM76 [文献标志码]A [文章编号]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 自動化设计对泵站电气的重要意义

泵站及其辅机关键体系内，涉及到了便捷阀门油压以及润滑剂这2个主要体系，与主机配套的液压以及水泵叶片调整压力油等。与主机配套的低压气体系、压力油体系以及中压体系，专门用于阀门的真空破坏、调整叶片水泵，储存其他发动设施的能量，附主机体系中主要涉及到了冷却水、排水泵站以及消费用水。除了电量外，还需要从下落、位移以及应力等方面检查水工能否获得可靠平安的保证，并检查水位、水温以及水量，此外，还需要检测湿度、温度以及绝缘性等。目前，泵站工程在我国城市中的设计，大多是由水力部门和开发商在当地共同设计的，然而，由于开发商没有充分的认识泵站工程，也没有相关的资料作为参考，更没有对规范标准进行统一，进而导致泵站无法对电气自动化提出明确的需求，无法对泵站电气提供满足实际需求的自动化设计。此外，针对运行泵站时所采用的高新技术，例如自控技术以及计算机网络技术等，由于自动化技术在我国电气中的应用较晚，因此缺乏丰富的实践经验，所设计的标准和技术规范缺乏统一性和具体性。因此，设计人员需要通过不断的探究，来为泵站电器提供高水平的自动化设计。

2 泵站电气自动化改造方案

2.1 控制对象和改造目标

由于目前的设备缺乏高水平的自动化技术，再加上社会发展需要更加高效的泵站运行，因此，泵站的发展需要以自动化和网络化为目标。本文以现有的设备为基础，升级改造了相应的系统。泵站目前的轴流泵设备为6台，在启动水泵时都对自耦减压法进行了采用，在启动的瞬间会极大的冲击电网，并损害水泵电机。电机在经过改造后的启动，依然需要借助变频器，以此来为水泵和变频器设置能够平滑启动的参数，还可以在电网中实现对高频杂波的有效过滤，使水泵电机的电能能够具有稳定性。并将流量计安装于泵的出水口，以此来对泵当前的排量进行实时监测。在自动停启水泵的过程中，需要结合集水池水位以及实时雨量等因素。由于采用了人工的形式来开启和检测水泵及其水位，因此对数据的记录具有一定的复杂性。在完成改造后所采用的传感器，具有超声波液位功能，能够在规定的时间点实现对储水池水位的实时测量，检测数据在经过PLC的读取后，会向上位机的SCADA软件进行传送，并由其负责进行监控，在归档数据时需要做到与工艺要求的结合，历史数据表在自动生成后，会在电脑中得到保存，以此来降低日后查询历史数据的难度。

2.2 控制要求

对泵站进行改造，具体如下。

（1）在泵电机中通过对控制柜的改造，能够使其就地功能和远程功能得以实现，远程组态软件功能有自动控制和手动控制这两种。

（2）根据功率因数，通过对泵站补偿柜的改造，使就地补偿和远程监控功能在现场和网络中得以实现。

（3）在泵站通过对变压器房的改造，能够远程显示A相、B相以及C相的温度，温度过高时发出报警。

（4）对泵站控制室的建立，在控制室内对相应的操作台和处理柜进行了设置，以此来对信号进行自动监控。

（5）所采用的欧姆龙PLC系统属于SJIM系列，其能够从整体上对泵站进行自动化监控，水泵在自动控制水位以及雨量等工况时间，结合了泵的实际状况。

（6）对通信接口进行了预留，在监控总控室和传送数据时，对电话线路或DDN网联网进行了采用。

3 系统设计总方案

系统控制器为PLC，电脑的监控主体就是组态软件，能够采用网络化技术来对泵进行控制，能够在无人值班的情况下进行自动控制。

3.1 系统硬件结构

在连接各个电气自动化设备的过程中，采用了现场总线技术，实现了对组态网的组成。中央数据采用PLC进行处理，通过对现场总线DEVICENET的采用，能够在变频器与传感器的数据交换得以实现。现场总线能够使现场配线，以及排除现场故障所需的时间得到有效的缩短。现场总线技术能够使系统开发时间得到有效的缩短。使通信具有可靠性，使数据的实时采集得以实现。工业以太网实现了PLC与工业PC之间的通信，由于两者需要交换的大量的数据，而它可以进行快速传输，可以使工业PC实现对实时数据的显示。停启水泵电机的方式有远程控制和就地控制，如果系统遇到故障无法启动时，将开关旋转到就地选项，就能够在控制柜柜面上，控制相应的按钮开关，以此来停启水泵电机。

欧姆龙SJ1MPLC主要有以下硬件：

SJ1MPLC机架式，其能够通过与工程实际情况的结合，来对相应的模块进行配置。在进行改造的过程中，在输入模块和输出模块所采用的直流数字量和晶体管，分别为CJ1W—ID201和CJ1W—OD201，主要的通信单元为，SJ1W—DRM21DeviceNet，在驱动泵中通过对变频器的设置，能够与其实现通信，以太单元CJ1W—ETN11能够与工业PC进行数据交换。

3.2 系统软件

系統主要有两大软件，首先是所涉及的PLC控制程序，其次是在工业PC上所设计的机组态软件。

3.2.1 PLC控制程序

本文在CX—Programmer欧姆龙编程软件中，对PLC程序进行了设计。在设计程序时，所采用的梯形图具有简单易懂的特点。控制的具体程序流程如下：在进行正常控制的过程中，首先需要对在线设备进行检测，判断其是否做好了准备，例如高压室温度以及变压器等的运行状态是否正常。如果设备已经做好了准备，就需要对当前的水位以及雨量数据，进行条件检测，如果水位能够满足开泵条件，那么就需要通过对泵的启动，来进行排水。在防洪防汛的过程中，需要做好对余量的重点检测，以此来对多台水泵的启动条件进行判断。在水泵启动之前，需要向内加水，当水加到一定程度后，才能够启动电机。电机启动后，对泵排水量的检测需要在出水后进行，并采用流量计来检测，然后需要判断检测所得的数据，如低于特定值的流量，会切断水泵的运行，以此来对其进行保护;如果没有下雨的话，想要对各水泵进行良好的准备，就需要通过对轮换开泵的采用，来对控制程序进行设计。

3.2.2 现场总线配置

如果Devicenet网络已经连接在了相应的硬件中，就需要对软件进行网络配置，例如控制设备和检测设备，需要定义PLC中所映射的设备的地址，本文所采用的CX—Integrateor网络配置软件为欧姆龙Devicenet。变频器ACS800产品并不是由欧姆龙公司生产的，在对网络进行配置之前，需要在软件中将EDS文件添加到ACS800产品中，EDS文件描述的是产品参数，其能够作为网络通信的纽带，对数据进行交换。挂在Devicenet网络中的变频器有6个，其能够实现对水泵启动的控制，并对水泵的排水量进行调整。而输入模块中的3个模拟量，能够运行阶段的水泵流量和传感器检测所得的雨量，由模拟量向数字量转化。

3.2.3 设计工业PC组态软件程序设计

工业控制组态软件具有实施采集各种设备数据的功能，例如PLC及各类数据采集卡等，并且能够实现对控制命令的发出，并对系统运行进行监控，其所在的系统SCADA软件平台，具有监控数据采集的功能，属于工业应用软件的组成部分之一。其所设置的项目十分丰富，并且具有灵活的使用方式，强大的功能，本系统在开发监控软件平台时，所应用的SIMATICWinCC视窗控制中心，来自于西门子厂家，并根据相关标准，在WinCCV6.0中对MicrosoftSQLServer2000数据库进行了采用，以此来归档生产数据，同时还能够作为Web浏览器，办公室内的管理者能够在动态画面中，看到泵站各设备的运行状况。此外，采用了工业以太网来实现WinCC与SJ1MPLC之间的通信。

4 结束语

泵站是最主要的城市配套设施，在城市中起到了排水防涝的作用。针对目前的排水排洪泵站来说，缺乏先进的控制设备，并且所采用的控制方法，无法进行高强度的自动化控制。在控制阶段依然采用了以往的手段和策略。针对管理水平来说，还是安排了专门的人员来值班，并且依然采用了传统纸笔的方式来进行记录和统计。城市在经过不断的发展后，需要从控制和管理方面，做好对现有泵站的改造和完善，并采用自动化的方式，来对泵站进行监控管理。

参考文献

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