自動化控制技術在泵站系統中的應用

呂 慧 周 潤

（東臺市堤東灌區管理處，江蘇東臺 224200）

1 引言

泵站在水利運行工程里有著至關重要的作用，尤其對防汛防旱工程能夠起到調度、防洪及防旱等作用，因此，研究自動化控制系統在泵站中的應用，具有重要的現實意義。泵站綜合自動化控制信息系統具有數據共享、界面一致、多協議共存、軟硬件環境復雜等特點，是一個跨流域、跨地區的智能化、大型分布式的系統，和其他系統具有交互性及開放性。

2 泵站綜合自動化控制系統的特點

信息化的時代背景下，泵站控制系統開始走向智能化與自由化，綜合自動化泵站控制系統立足于先進的控制技術和自動化技術，功能全面，在應用中的特點有以下幾個方面：

2.1 實用性及可靠性

該泵站自動化控制系統主要是分層分布式，由現場的總線通訊機構對上下層進行控制，這一模式不僅能夠滿足泵站多種功能的需求，還具有操作簡單、實用性強、數據互通性高等特點，大大提高了工作效率。

2.2 安全性

雖然該系統采取現場數據交互，但是每一個板塊當中都具有自動核對及檢查的功能，如果出現工作人員操作不當或者失誤，系統則會自動禁止操作并發出警報，相關人員可以通過人工操作進行開停泵站機組，從而提高整個系統的安全性。

2.3 可維護性

設備的維護對于泵站系統而言十分重要，因此該系統在設計時便考慮到維護問題，可以采取模塊化技術進行定期檢查及維護，以保障系統的正常運行。

3 系統結構

3.1 系統整體

系統整體由兩個部分組成——主站控制單元和現場控制單元，兩個部分的功能各有不同。主站控制單元負責完成對泵站機組、工作閘門供配電設備 、公用設備和備用水閘等的監視和控制，現地控制單元能通過PLC對所管轄的泵站運行過程實行監控，并通過輸入、輸出接口與運行過程相連。此外，泵站綜合系統還采取雙網絡雙系統的模式，兩者工作相互獨立，所以即使出現部分系統出現故障，計算機仍能夠通過另一個網絡進行控制、存取信息。

3.2 自動化辦公系統

根據泵站自動系統的功能及特點，分屬部門按照各自的權限進行工作，對泵站系統中共享的數據進行查詢，同時經過局域網通訊等服務打印相關文件數據實現文件共享，并進一步完成公文流轉、物資管理、財務電算化等工作。

3.3 信息發布系統

泵站綜合系統既是一個整體，又分成不同的子系統，相互獨立但是又相互連通。該系統開發出動態與靜態兩個頁面，靜態頁面主要是工程概況、建筑物分布等不變的信息，動態則是系統收集的相關數據，具有一定的變數和不穩定性。同時還具有一個中心數據庫服務器，收集各子系統之間的數據，減少了數據文件的冗余，使數據更加精簡、準確、可靠，不必再安裝多余的軟件，上級部門或遠程用戶通過該信息發布系統就能便捷地訪問，實現信息數據共享。

3.4 監控圖像系統

圖像監控系統一共有16臺攝像機同時同步進行錄制監控，畫質清晰、視差互補、遠程監控、資料備份，不僅能夠同時同步顯示、定點放大縮小，還可以進行循環錄像、擷取動態畫面等，監控圖像系統使用界面操作十分簡單快捷。

4 泵站自動化運行步驟

泵站綜合運行系統是智能化、自動化運行設備，用戶或者操作者能夠設定參數，系統會根據參數條件，自動檢測電源或失壓、缺相、過載等并判斷停機條件。打開泵站系統的自動模式后，達到了停機參數要求，各組機位也會相應依次關閉相應的電容柜、電機的真空斷路器，電機分閘后系統會關閉工作閘門。如果系統在運行過程中，某臺設備出現故障不能運行，系統就會發出警報提示操作者。

5 控制模式

泵站綜合運行系統采取現地遙控操作，操作員可以在上位機上手動操作某一臺設備、某一個閘門或相應的電容柜。自動化模式下的系統運行采取半自動和全自動相結合的運行模式，系統自動開啟或關閉機位會根據操作者設置的參數進行，進行檢測后自動運行。除此以外，系統還具有手動操作的模式，可以在現場的控制箱上用手動按鈕操作進行機組運行，并根據現場的實物控制顯示開關機、運行等過程中的數據參數。

6 泵站綜合系統的主要功能

泵站自動化控制系統的設計基礎是泵站的工作環境、工作要求、設備運行條件等，設計方案必須嚴格按照國家關于泵站電氣設備的相關規定辦法，必須具有相應的功能，下文將會詳細進行介紹各項功能。

6.1 采集及處理數據的功能

泵站綜合系統在運行時會采集各個控制單元的電氣量等數據，由中心數據采集系統進行分析處理，而主控制系統會同時采集非電量等數據信息，將所有信息數據進行整理分類，去除錯誤或誤差較大的數據，將最終得出的數據信息壓縮打包保存到數據終端，以便于數據查詢共享及使用。

6.2 監控安全運行的功能

安全運行是泵站系統運行的一個重要指標，因此監控安全運行的功能十分必要，重要應當包括以下幾個方面：一是實時在線監視系統的安全運行，泵站值班人員可以通過泵站控制系統的主界面遠程監控主要設備的運行情況，發現設備運行失常時能夠通過系統在線修改相關參數，但值得注意的是值班人員必須具有修改權限；二是對泵站系統多狀態監視以保障設備的正常運行，或者通過人工操作等方式定期檢查設備運行狀態，若是出現異常狀況立即發出警報，以便及時維修或修改參數；三是定期分析設備運行參數，如果發現參數存在異常狀況或者出現運行故障前兆，要及時對相關參數進行檢查修改，排除故障，同時采取輔助設備，例如閘門、電容柜等，進行參數數據的全面監視，判斷設備是否存在異常并排除設備故障。泵站運行綜合控制系統不僅僅對泵站設備起到控制和檢測的作用，還能夠從自身的軟硬件角度出發自動偵查，從而保障系統安全運行。

6.3 實時控制的功能

除了自動化運行，泵站系統的操作人員還可以采取手動模式進行半自動操作，通過操作的界面和顯示器等設備直接啟動、停止水泵、設定相關參數、檢測設備故障等。

6.4 設備運行維護的功能

泵站綜合控制系統不僅能自動進行設備運行參數和狀態檢測、分析，技術人員可以根據設備參數信息進行判斷，判斷設備是否存在異常，當出現異常狀況時可及時進行檢修，保證泵站正常運行，提高泵站工作效率。

除上述的功能以外，泵站綜合控制系統還能夠進行報警記錄、見識異常狀況、診斷軟硬件故障、記錄操作等功能。

7 結束語

信息化數據時代，自動化與智能化已經成為技術發展的必然趨勢，泵站綜合化運行系統只有順應時代潮流，與時俱進，根據系統的運行環境及需要設計出安全可靠的智能化設備系統，并有利于工作人員便捷地操作、檢修，及時交互工作數據，才能真正提高泵站工作效率，才能更加科學合理地調度水資源。