淺議泵站自動化系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

梁夢穎

摘 要：針對宣鋼目前各個泵站運(yùn)行過程中自動化系統(tǒng)存在的不足之處，總結(jié)了泵站自動化系統(tǒng)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，闡述了泵站自動化系統(tǒng)在宣鋼中的實(shí)際運(yùn)用及其意義。

關(guān)鍵詞：泵站；自動化系統(tǒng)；控制單元；運(yùn)行參數(shù)

中圖分類號：TH38 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.125

泵站通常由廠房、主設(shè)備和配套的水工設(shè)施等組成，主設(shè)備包括水泵、電動機(jī)和輔助設(shè)備。水泵站在運(yùn)行過程中，需要根據(jù)用戶的供水需求量進(jìn)行泵的啟動、停止以及閥門的開閉操作。在實(shí)際運(yùn)行中，需要崗位值班人員進(jìn)行大量的操作，推動泵站自動化系統(tǒng)的完善，有效提高泵站的自動化水平。

1 泵站自動化系統(tǒng)的定義

泵站自動化系統(tǒng)是隨著單片機(jī)技術(shù)和微機(jī)遠(yuǎn)動技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的，泵站自動化系統(tǒng)包括了傳統(tǒng)的自動化監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)以及其他輔助的自動化裝置等，并在這個獨(dú)立系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)將各個功能模塊整合，形成了一套高度集成的自動化控制系統(tǒng)。泵站綜合自動化系統(tǒng)的主要功能在集成原來各個獨(dú)立系統(tǒng)具備的數(shù)據(jù)測量、繼電保護(hù)、電動閥門控制、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、遙控操作等功能的基礎(chǔ)之上，利用強(qiáng)大的后臺數(shù)據(jù)處理功能實(shí)現(xiàn)了泵站實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)處理、故障分析、自動報表等功能。

泵站自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一平臺處理功能，取代了傳統(tǒng)運(yùn)行中的控制平臺、測量表計等常規(guī)設(shè)備，大大提高了泵站自動化系統(tǒng)的集成度，實(shí)現(xiàn)了泵站設(shè)備的集中控制。

2 泵站自動化系統(tǒng)的功能要求

泵站自動化系統(tǒng)必須滿足泵站實(shí)際運(yùn)行中的監(jiān)視、控制、操作功能。具體來說，應(yīng)該包括以下幾個方面。

2.1 實(shí)時采集、分析和傳輸設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

泵站自動化系統(tǒng)能夠定期對泵站內(nèi)各個設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，將各個數(shù)據(jù)顯示在主系統(tǒng)人機(jī)界面對應(yīng)位置。對上限的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時反映出各個設(shè)備出現(xiàn)的問題，方便值班人員對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測和數(shù)據(jù)記錄；對歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔記錄，方便日后在總結(jié)生產(chǎn)工藝和分析事故時調(diào)用歷史數(shù)據(jù)；具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，可以將泵站關(guān)鍵數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)至中心調(diào)度，以便實(shí)現(xiàn)泵站的綜合管理和遠(yuǎn)程調(diào)度。

2.2 檢測、分析泵站各個控制點(diǎn)的參數(shù)

泵站自動化系統(tǒng)中的監(jiān)控畫面實(shí)時顯示了各個主要設(shè)備的運(yùn)行狀況，有利于值班人員及時掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況，同時，能夠?qū)崿F(xiàn)泵站運(yùn)行過程中設(shè)備的狀態(tài)分析和事故報警，將發(fā)生的各種故障及時通過人機(jī)界面彈窗和事故音響告警反映給值班人員。系統(tǒng)維護(hù)人員可以在系統(tǒng)中對各個設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定值進(jìn)行修改，根據(jù)不同時期的設(shè)備運(yùn)行情況設(shè)定各個參數(shù)的上、下限值，提高自動化系統(tǒng)監(jiān)控功能的靈活性和實(shí)效性。

2.3 調(diào)節(jié)泵站設(shè)備

泵站自動化系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)水泵的啟停操作、閥門開度的控制和供水工藝的連鎖，使操作員能在值班室內(nèi)對就地的水泵進(jìn)行啟停操作，并通過內(nèi)部設(shè)置的連鎖工藝要求，避免值班人員出現(xiàn)對水泵和閥門的錯誤操作。泵站自動化系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)操作遠(yuǎn)方、就地的兩地選擇性，便于值班員根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況選擇在遠(yuǎn)方或就地位置對設(shè)備進(jìn)行操作。

3 泵站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

作為泵站的自動化控制系統(tǒng)，宜采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括現(xiàn)場設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、軟件控制層四層結(jié)構(gòu)，分別實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和綜合管理功能?，F(xiàn)場級應(yīng)該采用總線式或者星形結(jié)構(gòu)，有助于實(shí)現(xiàn)各個設(shè)備數(shù)據(jù)的集中采集；監(jiān)督控制級應(yīng)該采用與現(xiàn)場級同樣的總線或星形結(jié)構(gòu)；泵站的管理級可以在總線、星形結(jié)構(gòu)之外選用環(huán)形結(jié)構(gòu)；決策管理級應(yīng)該采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)與管理級設(shè)備的通訊，并將系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)通過企業(yè)內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)。

設(shè)計泵站自動化系統(tǒng)時，應(yīng)該將系統(tǒng)劃分為五部分，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、現(xiàn)場設(shè)備控制系統(tǒng)、儀表自動化系統(tǒng)、微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。泵站的各臺水泵、輔助設(shè)備、微機(jī)保護(hù)設(shè)備、智能監(jiān)控設(shè)備都可以通過不同的協(xié)議接入到對應(yīng)的系統(tǒng)模塊中。泵站自動化系統(tǒng)除了運(yùn)行的自動化系統(tǒng)軟件外，還應(yīng)增加工程師站，方便維護(hù)人員調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)和修改控制指令。

4 泵站自動化系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題

4.1 選擇集成度高的繼電保護(hù)裝置

泵站完成水泵電機(jī)啟?？刂撇僮髦饕揽康氖请妱訖C(jī)對應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，采用功能完善的繼電保護(hù)裝置可以在實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行保護(hù)和電機(jī)啟停操作的同時，增加連鎖工藝輔助點(diǎn)的接入和內(nèi)部閉鎖邏輯的設(shè)置，可以增強(qiáng)水泵及其輔助設(shè)備操作的可靠性。

4.2 正確劃分自動控制單元

泵站的自動控制過程是由若干個獨(dú)立的閉環(huán)控制單元組成的順序控制系統(tǒng)，設(shè)計系統(tǒng)時，必須考慮控制的順序和層次，不能將泵站的全部控制集中到一個控制單元內(nèi)完成，對于關(guān)鍵設(shè)備，更應(yīng)該建立獨(dú)立的閉環(huán)控制單元，由此控制單元獨(dú)立完成關(guān)鍵設(shè)備的控制任務(wù)，并能夠按照設(shè)定好的控制程序順序控制。

4.3 正確選擇通訊協(xié)議

在設(shè)計泵站時，應(yīng)該優(yōu)先選擇使用標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約的智能化自控設(shè)備，可以便捷地與主系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；對于泵站內(nèi)出現(xiàn)的多種不同規(guī)約的通訊設(shè)備，其通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換應(yīng)該由主站軟件的通訊單元專門處理，避免在底層增加通訊轉(zhuǎn)換單元；對于泵站內(nèi)部大量的傳感器，應(yīng)該使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，優(yōu)先選擇綜合通訊能力強(qiáng)的智能化終端。

4.4 注重系統(tǒng)的兼容性和擴(kuò)展性

對于目前功能日趨復(fù)雜的泵站自動化系統(tǒng)，在其集成度大大加強(qiáng)的同時，通訊兼容性問題也隨之出現(xiàn)，因此，在選擇系統(tǒng)組態(tài)軟件時，應(yīng)該注重軟件對各種第三方智能設(shè)備接入的系統(tǒng)兼容性，為今后各種設(shè)備的接入搭建良好的軟件平臺。同時，必須注重系統(tǒng)的擴(kuò)展性，方便增加功能模塊，以便今后各種新型設(shè)備的運(yùn)用。

5 結(jié)束語

通過本文的總結(jié)，我們對泵站自動化系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)施過程都有了清晰的認(rèn)識，希望以此文為基礎(chǔ)，針對生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際情況，提出實(shí)用性較強(qiáng)的泵站自動化解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]樊志敏.泵站綜合自動化系統(tǒng)控制功能的研究與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[2]令狐金卿，李澤滔.泵站自動化技術(shù)的探討[J].現(xiàn)代計算機(jī)（專業(yè)版），2011（06）.

[3]謝波.我國泵站自動化設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀及建議[J].中國水能及電氣化，2009（Z1）.

〔編輯：王霞〕