自動化控制技術(shù)在泵站系統(tǒng)中的應(yīng)用

呂 慧 周 潤

（東臺市堤東灌區(qū)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(guān)重要的作用，尤其對防汛防旱工程能夠起到調(diào)度、防洪及防旱等作用，因此，研究自動化控制系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實意義。泵站綜合自動化控制信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)共享、界面一致、多協(xié)議共存、軟硬件環(huán)境復(fù)雜等特點，是一個跨流域、跨地區(qū)的智能化、大型分布式的系統(tǒng)，和其他系統(tǒng)具有交互性及開放性。

2 泵站綜合自動化控制系統(tǒng)的特點

信息化的時代背景下，泵站控制系統(tǒng)開始走向智能化與自由化，綜合自動化泵站控制系統(tǒng)立足于先進(jìn)的控制技術(shù)和自動化技術(shù)，功能全面，在應(yīng)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(tǒng)主要是分層分布式，由現(xiàn)場的總線通訊機(jī)構(gòu)對上下層進(jìn)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(qiáng)、數(shù)據(jù)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(tǒng)采取現(xiàn)場數(shù)據(jù)交互，但是每一個板塊當(dāng)中都具有自動核對及檢查的功能，如果出現(xiàn)工作人員操作不當(dāng)或者失誤，系統(tǒng)則會自動禁止操作并發(fā)出警報，相關(guān)人員可以通過人工操作進(jìn)行開停泵站機(jī)組，從而提高整個系統(tǒng)的安全性。

2.3 可維護(hù)性

設(shè)備的維護(hù)對于泵站系統(tǒng)而言十分重要，因此該系統(tǒng)在設(shè)計時便考慮到維護(hù)問題，可以采取模塊化技術(shù)進(jìn)行定期檢查及維護(hù)，以保障系統(tǒng)的正常運行。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)整體

系統(tǒng)整體由兩個部分組成——主站控制單元和現(xiàn)場控制單元，兩個部分的功能各有不同。主站控制單元負(fù)責(zé)完成對泵站機(jī)組、工作閘門供配電設(shè)備 、公用設(shè)備和備用水閘等的監(jiān)視和控制，現(xiàn)地控制單元能通過PLC對所管轄的泵站運行過程實行監(jiān)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(tǒng)還采取雙網(wǎng)絡(luò)雙系統(tǒng)的模式，兩者工作相互獨立，所以即使出現(xiàn)部分系統(tǒng)出現(xiàn)故障，計算機(jī)仍能夠通過另一個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制、存取信息。

3.2 自動化辦公系統(tǒng)

根據(jù)泵站自動系統(tǒng)的功能及特點，分屬部門按照各自的權(quán)限進(jìn)行工作，對泵站系統(tǒng)中共享的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，同時經(jīng)過局域網(wǎng)通訊等服務(wù)打印相關(guān)文件數(shù)據(jù)實現(xiàn)文件共享，并進(jìn)一步完成公文流轉(zhuǎn)、物資管理、財務(wù)電算化等工作。

3.3 信息發(fā)布系統(tǒng)

泵站綜合系統(tǒng)既是一個整體，又分成不同的子系統(tǒng)，相互獨立但是又相互連通。該系統(tǒng)開發(fā)出動態(tài)與靜態(tài)兩個頁面，靜態(tài)頁面主要是工程概況、建筑物分布等不變的信息，動態(tài)則是系統(tǒng)收集的相關(guān)數(shù)據(jù)，具有一定的變數(shù)和不穩(wěn)定性。同時還具有一個中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，收集各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)文件的冗余，使數(shù)據(jù)更加精簡、準(zhǔn)確、可靠，不必再安裝多余的軟件，上級部門或遠(yuǎn)程用戶通過該信息發(fā)布系統(tǒng)就能便捷地訪問，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享。

3.4 監(jiān)控圖像系統(tǒng)

圖像監(jiān)控系統(tǒng)一共有16臺攝像機(jī)同時同步進(jìn)行錄制監(jiān)控，畫質(zhì)清晰、視差互補(bǔ)、遠(yuǎn)程監(jiān)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(jìn)行循環(huán)錄像、擷取動態(tài)畫面等，監(jiān)控圖像系統(tǒng)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(tǒng)是智能化、自動化運行設(shè)備，用戶或者操作者能夠設(shè)定參數(shù)，系統(tǒng)會根據(jù)參數(shù)條件，自動檢測電源或失壓、缺相、過載等并判斷停機(jī)條件。打開泵站系統(tǒng)的自動模式后，達(dá)到了停機(jī)參數(shù)要求，各組機(jī)位也會相應(yīng)依次關(guān)閉相應(yīng)的電容柜、電機(jī)的真空斷路器，電機(jī)分閘后系統(tǒng)會關(guān)閉工作閘門。如果系統(tǒng)在運行過程中，某臺設(shè)備出現(xiàn)故障不能運行，系統(tǒng)就會發(fā)出警報提示操作者。

5 控制模式

泵站綜合運行系統(tǒng)采取現(xiàn)地遙控操作，操作員可以在上位機(jī)上手動操作某一臺設(shè)備、某一個閘門或相應(yīng)的電容柜。自動化模式下的系統(tǒng)運行采取半自動和全自動相結(jié)合的運行模式，系統(tǒng)自動開啟或關(guān)閉機(jī)位會根據(jù)操作者設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行，進(jìn)行檢測后自動運行。除此以外，系統(tǒng)還具有手動操作的模式，可以在現(xiàn)場的控制箱上用手動按鈕操作進(jìn)行機(jī)組運行，并根據(jù)現(xiàn)場的實物控制顯示開關(guān)機(jī)、運行等過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)。

6 泵站綜合系統(tǒng)的主要功能

泵站自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)是泵站的工作環(huán)境、工作要求、設(shè)備運行條件等，設(shè)計方案必須嚴(yán)格按照國家關(guān)于泵站電氣設(shè)備的相關(guān)規(guī)定辦法，必須具有相應(yīng)的功能，下文將會詳細(xì)進(jìn)行介紹各項功能。

6.1 采集及處理數(shù)據(jù)的功能

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

6.2 監(jiān)控安全運行的功能

安全運行是泵站系統(tǒng)運行的一個重要指標(biāo)，因此監(jiān)控安全運行的功能十分必要，重要應(yīng)當(dāng)包括以下幾個方面：一是實時在線監(jiān)視系統(tǒng)的安全運行，泵站值班人員可以通過泵站控制系統(tǒng)的主界面遠(yuǎn)程監(jiān)控主要設(shè)備的運行情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行失常時能夠通過系統(tǒng)在線修改相關(guān)參數(shù)，但值得注意的是值班人員必須具有修改權(quán)限；二是對泵站系統(tǒng)多狀態(tài)監(jiān)視以保障設(shè)備的正常運行，或者通過人工操作等方式定期檢查設(shè)備運行狀態(tài)，若是出現(xiàn)異常狀況立即發(fā)出警報，以便及時維修或修改參數(shù)；三是定期分析設(shè)備運行參數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)參數(shù)存在異常狀況或者出現(xiàn)運行故障前兆，要及時對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查修改，排除故障，同時采取輔助設(shè)備，例如閘門、電容柜等，進(jìn)行參數(shù)數(shù)據(jù)的全面監(jiān)視，判斷設(shè)備是否存在異常并排除設(shè)備故障。泵站運行綜合控制系統(tǒng)不僅僅對泵站設(shè)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(fā)自動偵查，從而保障系統(tǒng)安全運行。

6.3 實時控制的功能

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

6.4 設(shè)備運行維護(hù)的功能

泵站綜合控制系統(tǒng)不僅能自動進(jìn)行設(shè)備運行參數(shù)和狀態(tài)檢測、分析，技術(shù)人員可以根據(jù)設(shè)備參數(shù)信息進(jìn)行判斷，判斷設(shè)備是否存在異常，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時可及時進(jìn)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(tǒng)還能夠進(jìn)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(jié)束語

信息化數(shù)據(jù)時代，自動化與智能化已經(jīng)成為技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，泵站綜合化運行系統(tǒng)只有順應(yīng)時代潮流，與時俱進(jìn)，根據(jù)系統(tǒng)的運行環(huán)境及需要設(shè)計出安全可靠的智能化設(shè)備系統(tǒng)，并有利于工作人員便捷地操作、檢修，及時交互工作數(shù)據(jù)，才能真正提高泵站工作效率，才能更加科學(xué)合理地調(diào)度水資源。