泵站机电自动化控制技术应用研究

2021-09-02马新涌

南方农机 2021年16期

马新涌

（山东省调水工程运行维护中心棘洪滩水库管理站，山东青岛 266109）

自动化控制技术作为现阶段实践中被广泛利用的高新技术之一，在应用过程中产生了巨大的价值。水资源是我国生产、生活实践中的重要资源，分布极为不均。从资源利用的角度来看，我国水资源存在着相对紧张的局面。为了解决水资源空间分布不均的情况，泵站机电自动化控制技术十分重要。笔者结合目前的调水工程运营实践进行分析，其实际价值发挥和泵站机组设备的配合效果有显著关系[1]。对我国目前使用的泵站进行调查分析可知，其大多兴建于20世纪60年代，这些泵站在运行的过程中严重依赖操作员的经验，而且为了保证泵站的持续、稳定运行，一般需要消耗大量的人力、物力。不仅如此，这种方式还存在着效率低、质量差等显著问题。在技术不断进步的大环境下，自动化技术在泵站控制中的应用表现越来越突出，分析研究泵站在工作实践中的机电自动化控制，有利于提升泵站的工作实效。

1 泵站机电自动化控制技术的发展现状及功能

对泵站的工作实践进行分析会发现自动化控制技术在其中的应用经历了一个过程，而且自动化技术的具体使用呈现出了发展的态势，且这种发展与泵站自动化控制需求息息相关。

1.1 泵站机电自动化控制技术的发展现状

要明确泵站机电自动化控制技术的利用现状，首先需要对泵站有全面的认知。所谓的泵站具体指的是设置了综合设施的房屋，一般来讲，这个房屋会配置水电机组、电力设施、管道，而且为了保证设备的安全，还会在房间上配置闸门。对我国的泵站机电自动化控制技术应用进行分析，其主要经历了3个阶段，分别是20世纪80年代、20世纪90年代和20世纪末期[2]。分析研究我国泵站机电自动化技术的具体发展，其与人们利用电子技术改善泵站运行状态有显著的关系。在不断满足需求的基础上，泵站机电的自动化控制不断完善，从机械电气化逐步向自动化控制转变。

泵站机电自动化控制技术的有效应用非常重要。因为有强大且不断发展的科学技术作支撑，当前我国的泵机自动化控制处在世界领先的位置[3]。总的来说，现阶段我国虽然在泵站机电自动化控制方面取得了不错的成绩，但是依然需要进一步完善。

1.2 泵站机电自动化控制技术的功能

在技术的具体使用中，自动化技术的应用保证了油箱、电机和泵的有效连接。在这个过程中，自动化技术利用阀门、电闸等多种装置实现了对泵站的自动化控制。结合当前的泵站机电自动化控制技术应用可知其有几种显著的功能，具体表现在基本功能、高级功能以及修饰性功能[4]。在这3种功能当中，基本功能是指为了保证基本操作的效果而需要实施的功能，比如在实践中的数据采集、机组的控制等。高级功能所包含的内容比较多，具体有应急机制、自动化控制技术的应用调节等。修饰性功能具体分析来看，其具体指的是依靠人体的感知，如触觉、视觉等实现人机信息交换。泵站机电自动化控制技术的3种功能是相辅相成且互相影响的，无法实现独立存在。不仅如此，在研究中发现泵站机电自动化控制技术3种功能的实现必须要以信息技术为基础，即在信息技术基础上进行内部的转换与递进，这样，自动化控制效果才会更加突出。总的来讲，泵站机电自动化控制技术在实践中要发挥突出作用，必须要满足3方面功能，这样，技术应用的可靠性表现才会更加突出。

2 泵站机电自动化控制技术的应用优势及改善途径

对泵站机电自动化控制技术的有效应用进行分析，发现其存在着显著优势，而且在实践中通过改善应用途径，机电自动化控制技术的实践价值会更加突出。

2.1 泵站机电自动化控制技术应用优势

高新技术和自动化技术的广泛应用正在逐渐取代人工生产，在高新技术和自动化技术普遍应用的大环境下，生产、工作效率获得了显著的提升[5]。就泵站机电自动化控制技术的具体利用来看，其逐渐完善无论是对企业的工作效率还是工作质量都有非常重要的作用。泵站机电自动化控制技术具体是通过准确读取信息来源实现对机械的自动化操作，灵敏度和准确性是最为显著的特征。其可以摆脱人类主观方面因素的影响，从而保证泵站在信息处理方面的规范性和程序性，这样诸多负面因素对泵站的影响会得到规避，泵站运行的效率以及质量会明显提升。

泵站机电设备自动化控制技术的使用极大减轻了人类的操作负担，在自动化控制技术应用的情况下，现场设备运行的稳定性、可靠性以及安全性有了显著提升。设备所带的自动预警装置以及检测装置等有效减轻了设备运行的风险，从而使设备的使用寿命以及运行周期获得了延长[6]。不仅如此，泵站自动化控制技术的使用对设备的维修和保养也是非常有利的，因为自动化控制调整和改善了设备的运行状态，实现了设备的自动检测，这样，开展设备的整体维修等工作会更具针对性，其所消耗的资源等会得到有效控制。简言之，泵站机电自动化控制技术的使用在人力、物力、财力控制等方面具有突出的现实效果，这对实现当前设备应用的经济性有显著帮助。

2.2 泵站机电自动化控制技术改善途径

泵站机电自动化控制技术的应用要获得预期的效果，需要对其具体运行进行改善。泵站机电自动化控制技术在应用中要保持控制效果的优化，需要加强自动化控制技术自身的复合性。目前的机电自动化包含了信息整理学、计算机程序等比较多的内容[7]。就21世纪的人类社会发展来看，智能化和自动化是主要的发展趋势，在这种趋势下，人们对生活和工作的具体要求也发生了显著的变化。在这种变化下，泵站机电自动化控制技术的应用需要强调如下几点。

1）加强机电自动化与智能化的结合，从而使机电自动化控制逐渐转向智能领域的自动化控制。现阶段智能化应用的显著特点是性能高、运行快和应用广，这些特征使得智能领域的自动化控制具备了更加突出的应用实效，所以基于智能化开发自动化控制系统成了目前的泵站机电自动化控制技术发展主流。

2）泵站机电自动化控制技术的发展和应用需要深入应用网络这一现代化平台。结合现阶段的远程控制实践可知，网络在远程控制中的作用是不可小觑的。因此，在自动化控制终端开发中需要强调网络的运用，这样，远程控制的实际效果会更加突出。

3）关注泵站机电自动化控制技术的自动化发展与绿色化发展。在泵站机电自动化控制技术发展的过程中强调机电系统与人力之间的关系，重视二者的联合，这样可以实现自动化控制产品的绿色与生态[8]。

3 泵站机电自动化控制的调节策略

在明确了泵站机电自动化控制技术的应用优势和应用改善途径后，对具体的泵站机电自动化控制进行调节，这对于更好地发挥自动化控制优势有突出的现实意义。就目前的分析来看，在自动化控制调节实践中，如下工作是必须要强调的。

3.1 泵站自动化的设计原则

为了保证技术的应用效果，需要对自动化控制的设计原则进行明确。以实际项目的开展为例，设计原则主要有3个：1）坚持实践原则。即从项目本身的实际情况入手对泵站的自动化过程进行系统的设计，同时在设计的过程中要对资金、技术以及人员的具体配置等进行考虑。在设计时，必须要强调实践，不能因为贪大求全而设计出与实践不相符的技术。就目前的实践设计而言，从自动化程度的差异出发可以设计数据采集型、部分系统自动型和综合自动型3种形式。2）先进性和可靠性原则。在进行设计的时候，要以可靠性为核心展开相关的研究与分析，并对设备、元件等进行选择与利用，这样，可以规避设计实践中出现全面开花以及华而不实的问题。在设计实践中，基于可靠性强调设备选择与利用的先进性以及前瞻性，这样，最终的泵站自动化设计实效会更加突出。3）效益最大化原则。泵站自动化和其他的经济活动一样，也需要以效益最大化为基本目标。结合目前的实践进行分析，在泵站自动化控制技术的应用实践中，如果无法达到效益的最大化，势必会出现浪费资源的问题。

3.2 泵站的优化控制

在加压泵站控制的过程中，一般会利用具有实效性的控制规则，在规则应用的基础上水会处在安全范围之内，而且会在控制的范围之内让其发挥最大效能[9]。对加压泵的具体控制在实践中要发挥其有效性，水泵机组的工作状态变化需要满足相应的控制条件，比如工作机组的数量以及功率等需要在要求范围内。

利用机电自动控制技术，使智能水泵机组控制系统和传统的控制模式相结合，可以实现水泵机组的PID自动化控制。在控制实践中，利用模糊控制策略会实现对泵站机电的整体控制。就PID控制策略的具体实施来看，其实现了机组的变频控制，具体的控制示意图如图1所示。

图1 控制示意图

基于示意图进行具体分析，在泵站机电自动化控制系统应用的过程中会进行系统进水和出水量的计算，同时会通过PID实现机组的变频调节。在实践中，“是否运行”的具体判断是泵站自动化控制技术应用过程中的关键。结合实验模拟进行分析会发现在出水量的设置值比较低的时候，控制系统在控制实践中会频繁执行控制过程，这种情况下机组切换的次数会比较多，会引发能源浪费问题。在条件设置比较高的时候，系统的实时调节性会显著降低，而这种情况也不利于预期控制效果的完成。基于上述的条件，参数设置高或者低都是非常不利的。因此，在实践中需要合理地进行出水、进水量的设置，这样，在利用PID进行控制的时候，变频调节的效果会更加显著。

3.3 自动化控制

在泵站机电自动化控制技术的应用实践中，自动化控制是非常重要的内容。就自动化控制实践来看，其具体指的是泵站机电控制过程中所有情况的集合，在所有情况判断的基础上会给出控制的具体策略。在泵站中，自动化控制不用建立被控制对象模型，其会基于出水量的具体结果进行参考数值的设置，进而达到控制的目的[10]。另外，在泵站机电自动化控制技术的具体利用中不需要精确的控制模型，对于动态特性不强的泵站出入水量非常合适。此外，基于PID的自动化控制策略需要保证稳定性，这样，其调节作用才会更加突出。

3.4 自动化控制系统

在泵站机电自动化控制中，发挥关键作用的系统便是自动化控制系统，所以对自动化控制系统进行设计分析与优化有突出的现实价值。就自动化控制系统的属性分析来看，其属于计算机控制，不过在具体的控制应用中，其存在着多种控制策略。对目前的泵站出入水量控制进行分析发现其主要有两个，对比实际注水量和泵站设定的范围值会出现一个具有差异的数值，其便是偏差系数。在偏差系数的基础上对计算机控制系统的偏差率进行确定，这样，计算机控制系统设计与应用的实际效果会更加显著。在出水设定的时候采用自动控制系统，这样能够获得一个具有统一性的集合。在这个集合中进行变量范围的确定，并保证数字的精确性，这样便可以生成控制数据。让数字信息处理工作在计算机的内部进行，如此一来便可以获取控制的具体方法。在获得策略数据之后对相应的规则进行改变，并在优化规则的基础上强调模糊处理，最终便可以获得泵站的控制值。基于模糊处理的利用获取控制的集合，并从输出的数据当中获取能够代表集合的精准定量，最终便可以获得最优化之后的控制结果。