基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)研究

黃建，楚軒，陳勇

（江蘇省駱運水利工程管理處，江蘇 宿遷 223800）

現(xiàn)代化泵站管理是基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)的有效使用之下進行的，目的在于泵站的可靠運行和高效運行，這也是運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的目標所在。因而針對泵站自動化系統(tǒng)提出新的要求，經(jīng)過研究和改善，讓智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)更加完善。

1 泵站自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 泵站自動化系統(tǒng)的發(fā)展

20世紀60年代末，泵站自動化系統(tǒng)被研制而出并開始運用，發(fā)展至今，使用的最廣泛的是分層分布式的綜合自動化系統(tǒng)，顧名思義，它最大的特點就是分層分布式的結(jié)構(gòu)：現(xiàn)地控制級、監(jiān)督控制級、泵站管理級。監(jiān)督控制級的出現(xiàn)讓泵站的運行能夠自動監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)狀態(tài)檢測、遠程控制和報警處理，提高了泵站的實效性的管理水平。同時，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，使得泵站的監(jiān)控系統(tǒng)采用更多的智能設備、采用開放的通訊協(xié)議、采用信息化系統(tǒng)等，讓泵站的自動化系統(tǒng)更加智能化、開放化、科學化。從廣泛使用的分層分布式泵站自動化系統(tǒng)來講：第一，泵站自動化系統(tǒng)的現(xiàn)地控制級，以PLC為主要設備，通過各項傳感器，進行現(xiàn)地數(shù)據(jù)采集與實際控制，采集的信息有電氣信息、狀態(tài)信息、保護信息等等，送至中央服務器；實際控制是指閥門的開關(guān)、機組的開啟和關(guān)閉等等，是經(jīng)過接收控制命令實現(xiàn)上述操作。第二，泵站自動化系統(tǒng)的監(jiān)督控制級，目的是對該系統(tǒng)的運行進行實施監(jiān)督，出現(xiàn)故障及時進行報警處理，以及過程監(jiān)視等等，它的系統(tǒng)升級和維護都很方便，能夠?qū)?shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一管理，甚至可以實現(xiàn)不依賴于人的操作。第三，泵站自動化系統(tǒng)的泵站管理級在于操作的管理，其中設有工程師和操作員的操作臺，能夠完成各項參數(shù)設置和發(fā)布命令，也可以通過對監(jiān)控得來的運行狀態(tài)進行投影，以便快速找到問題解決問題。但是這一型的泵站自動化系統(tǒng)依舊存在不足，比如它的適用性比較差、忽視生產(chǎn)管理、系統(tǒng)運行的維護人員的技術(shù)力量不夠等等，這些問題都讓自動化系統(tǒng)的許多功能無法得到真正的發(fā)揮。因此，為應對這些問題，對于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)的研究也勢在必行。

1.2 泵站自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀

智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)需要在原本的系統(tǒng)基礎上更加實用和可靠，并且能夠在成功完成數(shù)據(jù)采集、自動調(diào)節(jié)、安全預防等操作的情況下做到遠程管理和設備管理等有效管理。針對于系統(tǒng)的主控的重要功能，除去能夠數(shù)據(jù)采集和處理、實時監(jiān)控和記錄之外，還要能正常的指導操作，通過實時記錄的數(shù)據(jù)積累，提高泵站的正常運行和維護水平。智能化的新需求還要求該系統(tǒng)能夠利用計算機的各個通道實現(xiàn)在線或者離線的診斷，也能夠利用軟件工具解決診斷出的問題。由于是根據(jù)分層分布式的泵站自動化系統(tǒng)進行的研究，所以該系統(tǒng)的分層分布式的結(jié)構(gòu)，通過通訊的方式實現(xiàn)層級間的連接，所以在這方面還需要加強各設備之間的連接和穩(wěn)定性，同時在任何的現(xiàn)場環(huán)境下都能夠有強悍的抗干擾能力，實時實施，使得該系統(tǒng)的可靠性更強。因為層級之間的通訊網(wǎng)絡連接，所以其連接設備是靈活的，也需要進行不斷的擴充，模塊化的硬件結(jié)構(gòu)和利用了OPC 技術(shù)的軟件結(jié)構(gòu)都為系統(tǒng)的運行提供了開放程度，所以硬件和軟件的實際保障必須得以保證。同時，還需要該系統(tǒng)的實時性更強，這樣可以在系統(tǒng)正常運行時，快速進行檢查與核驗，快速預警及時防護。那么基于智能控制板的泵站自動化系統(tǒng)的研究，要讓它具有更強的操作能力，控制板的界面可以觀測到運行的任一步驟，直觀形象性更強的同時還能實時進行操作控制，控制板界面整理為模塊化，模塊化的模式讓技術(shù)操作人員操作更加簡便也更符合操作人員的習慣。

2 基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)的研究

面對現(xiàn)階段對泵站自動化系統(tǒng)的新的要求，提出了以智能控制器為核心的泵站自動化系統(tǒng)，旨在能夠在無人操作情況下，自動完成數(shù)據(jù)采集、機組的開關(guān)等等，同時在設計過程中原有的按鍵保持不變，確保操作人員都能完成智能化后的泵站自動化系統(tǒng)。

2.1 基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)的新系統(tǒng)構(gòu)成

以智能控制器為核心的泵站自動化系統(tǒng)與原系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成不同。這款自動化系統(tǒng)在保持原有按鍵不變的情況下，它的控制器不再需要單獨設置，這大大節(jié)省了占地的空間和使用的接線裝置，同時為建成智能控制器需要在原本的控制器的基礎上添加安全預防系統(tǒng)、泵站控制柜、站用配電柜等等。新添加的設置可以完成總電源的有效接入，有效保護進線繼電，及時采取信息并信息交流，實現(xiàn)泵站的完全預防，讓控制器真正的體現(xiàn)出它的智能性質(zhì)。在2011年3月于某省市開始投運的智能系統(tǒng)中，就實現(xiàn)了它強大的保護和控制功能，因為在新系統(tǒng)設定時加大了監(jiān)控的鋪設，系統(tǒng)還有著信息化的接口，所以完全可以通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)信息和監(jiān)控所得的安放畫面，這再度加強了智能系統(tǒng)的控制和保護作用。

2.2 基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)的新系統(tǒng)特點

智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)簡單來講就是智能控制器擔當大腦的角色，與每個機組的控制器相連接，完成開機的總功能，但是一個智能控制器最多智能連接16臺單獨的機組控制器，這是將整個泵站的數(shù)據(jù)參數(shù)進行整合的有效的智能系統(tǒng)。智能控制器的泵站系統(tǒng)分為無人操控和有人操控的兩種狀態(tài)，在無人操控時，可以自行判別安全和非安全區(qū)域，有效的保護泵站的財產(chǎn)安全，這樣的智能系統(tǒng)有著這樣敏銳的視覺系統(tǒng)，不僅能監(jiān)控全局、判斷泵站的實際情況，還能識別泵站的場景和特殊事件的發(fā)生并及時進行預警或者安全預防，從而保證泵站內(nèi)的人員、機器的安全。當操作人員進行操控時，也是比較簡便的，因為智能控制器原本的按鍵都保持不變的設計使得技術(shù)人員能夠迅速熟悉智能控制器，熟練進行操作，又因為這樣的智能控制系統(tǒng)是將數(shù)據(jù)內(nèi)容和推送技術(shù)進行了嵌入式的平臺實現(xiàn)安裝，它的實時性是不可忽視的，完全可以確保泵站內(nèi)的信息進入專用的信息網(wǎng)絡，同時也可以進行點播和推送，交互管理徹底得到實現(xiàn)。智能控制系統(tǒng)的一大優(yōu)勢是可以在數(shù)據(jù)信息缺失時也能在云系統(tǒng)中得到修復，不僅降低了風險和管理成本，還根據(jù)新出現(xiàn)的云計算系統(tǒng)降低了出錯率。而操作人員根據(jù)得出的數(shù)據(jù)參數(shù)對泵站的機組進行設置，使得泵站機組根據(jù)最科學的系統(tǒng)進行循環(huán)，有效延長了泵站機組的生命時長，也提升了整體的可靠性。

2.3 基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)的智能控制器

作為“大腦”角色存在的智能控制器有著完成全站智能控制、采集全站數(shù)據(jù)信息、確保通信信息交互等作用的存在，是整個泵站的智能系統(tǒng)的核心。它的開機的方式就有三種。

（1）一鍵開機，是最簡單便捷的操作，其原理是根據(jù)水利系統(tǒng)的原有的運行習慣進行設計的，這樣的設計極大的方便操作人員的現(xiàn)場操作。

（2）遠方遙控開機，只針對于遠程控制而言，顧名思義，就是遠方主站通過對智能控制器傳達指令要求開機，智能控制器接收到命令進行操作的過程。

（3）水位自動開機功能，是最靈活的開機方式，根據(jù)編程得出的不同水位的程序，根據(jù)水位情況自動開機的操作，是最能滿足用戶現(xiàn)場需求的開機方式。智能控制器開機時是根據(jù)進水插門和出水閘門的開放程度進行的操作，若其中一項的效度不夠就及時預警，發(fā)出警報，并對其做出事件記錄如“閘門操作失敗動作”，在此情況還要繼續(xù)開機，只有將預警報信系統(tǒng)歸為原位才能再度下達開機的指令。智能控制還存在的一大優(yōu)勢是實時而全面的監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能夠了解整個泵站的運行狀況還能及時預警和安全防護。

2.4 基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)的智能保護器

智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)中的智能保護器，是整個智能操控系統(tǒng)的執(zhí)行單元，它的作用是對泵實行就地自動控制和繼電保護。確保系統(tǒng)裝置在自動的情況下，能夠接收到就地開機或者遙控開機的命令；確保系統(tǒng)裝置在備用的情況下，只接受主泵站的開機命令。而智能保護器在開機時，需要它按照順序保證完成，第一步，是判斷開機條件是否能完成開機；第二步，是閘閥控制是否能完成（可投退）；第三步，是閘閥位置是否能準確判定；第四步，判斷能否實現(xiàn)降壓啟動或者實行全壓運行的操作。以上步驟一項不達標，智能保護器就會發(fā)出報警信息，并為保證安全自動停止命令操作，但是智能保護器發(fā)出停止繼續(xù)操作命令后，卻無法實現(xiàn)對閘閥恢復原位的操作，需要操作人員進行編程加以實現(xiàn)。

3 結(jié)語

上述內(nèi)容圍繞著基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)進行的研究分析，針對于現(xiàn)階段的泵站自動化系統(tǒng)找到其在經(jīng)濟發(fā)展中對其的新要求，加以完善形成智能系統(tǒng)，新系統(tǒng)的構(gòu)成和特點能夠做到簡便操作，智能控制器和保護器的實施確保了自動化的進程。