泵站機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)的有效應(yīng)用

劉志昌

（寧夏回族自治區(qū)鹽環(huán)定揚(yáng)水管理處 寧夏 吳忠 751100）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，占據(jù)了重要地位。在水資源調(diào)度方面，泵站運(yùn)用機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)將調(diào)度效益發(fā)揮到最大限度。傳統(tǒng)泵站也設(shè)置了機(jī)組統(tǒng)一控制系統(tǒng)，但是需要依靠大量人力完成監(jiān)控和操作，資源利用率較低，調(diào)度效率差。采用泵站機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)，在站內(nèi)裝設(shè)控制系統(tǒng)，集中控制機(jī)組，對(duì)調(diào)度參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，選擇最優(yōu)規(guī)則進(jìn)行控制。

1 泵站機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 立足實(shí)際情況

為泵站進(jìn)行機(jī)電自動(dòng)化設(shè)計(jì)要從實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮泵站所在位置的環(huán)境條件、資金調(diào)集、技術(shù)條件、人力資源等因素做好泵站和機(jī)電系統(tǒng)定位，不能一味建設(shè)大規(guī)模全面的控制系統(tǒng)，要切合實(shí)際。從機(jī)電自動(dòng)化控制程度來(lái)分類，可以選擇數(shù)據(jù)采集型、綜合控制型和部分模塊自動(dòng)化型三種模式[1]。

1.2 穩(wěn)定前提下技術(shù)先進(jìn)

穩(wěn)定可靠是泵站運(yùn)行最根本要求，也是自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。泵站進(jìn)行機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。特別是在進(jìn)行傳感器等重要的執(zhí)行元件設(shè)計(jì)時(shí)，要做到預(yù)試成功，裝設(shè)后就能夠起到作用。綜合考慮所有設(shè)備模塊和零部件是否能夠支持自動(dòng)化控制需求，避免冗余浪費(fèi)，大而無(wú)用。在運(yùn)行可靠的基本原則上，要注意設(shè)備的前瞻性，確保技術(shù)先進(jìn)，能夠支持泵站在一定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，不需要頻繁升級(jí)控制系統(tǒng)[2]。

1.3 追求效益最大化

泵站運(yùn)行活動(dòng)和其他所有經(jīng)濟(jì)活動(dòng)一樣，都是需要確保經(jīng)濟(jì)效益的，并且要運(yùn)用技術(shù)條件、運(yùn)營(yíng)管理能力不斷提高經(jīng)濟(jì)效益。運(yùn)行時(shí)間較少的泵站，則不需要投入各種資源進(jìn)行機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的升級(jí)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多設(shè)備還沒有收回裝設(shè)時(shí)的費(fèi)用，沒有實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收就已經(jīng)被淘汰了，造成資源的巨大浪費(fèi)。因此在進(jìn)行泵站機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在確保泵站穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，要通過(guò)工程計(jì)算，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行選型，經(jīng)過(guò)全面評(píng)估，確保經(jīng)濟(jì)效益的條件下再進(jìn)行建設(shè)投產(chǎn)。

2 泵站機(jī)電優(yōu)化控制

對(duì)泵站進(jìn)行控制的基礎(chǔ)是確定控制規(guī)則，將水資源控制的在一定安全范圍以內(nèi)，確保浸水出水不會(huì)出現(xiàn)異常問題，同時(shí)在泵站工作狀態(tài)下發(fā)揮調(diào)控效能。控制策略要適應(yīng)當(dāng)?shù)厮Y源情況和調(diào)集需求，控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略的指揮進(jìn)行水資源調(diào)集操作。根據(jù)控制策略，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，機(jī)組數(shù)量、功率等參數(shù)都將確定下來(lái)。傳統(tǒng)的控制手段難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制目標(biāo)。

可以引入混合機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)，將傳統(tǒng)模式和智能化控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)，泵站機(jī)組采用PID控制策略和模糊技術(shù)來(lái)控制泵站機(jī)組。PID策略可以實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站的變頻控制，自動(dòng)計(jì)算控制本站的進(jìn)水和出水量，通過(guò)PID策略實(shí)現(xiàn)機(jī)組變頻調(diào)節(jié)。如果泵站的出水量設(shè)置得較低時(shí)，機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)就會(huì)頻繁地執(zhí)行控制策略，會(huì)造成機(jī)組停啟切換的次數(shù)過(guò)多的問題，浪費(fèi)泵站資源。但是，如果出水量條件設(shè)置得過(guò)高，則導(dǎo)致通知系統(tǒng)調(diào)節(jié)的靈敏度會(huì)降低，調(diào)節(jié)的精細(xì)程度下降，過(guò)于粗獷，調(diào)節(jié)效率降低，達(dá)不到控制效果。綜合上述條件，開展本站機(jī)電自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)，要根據(jù)水資源調(diào)節(jié)需求，選擇合適的PID控制策略，進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。

3 泵站機(jī)電自動(dòng)化控制

泵站的機(jī)電自動(dòng)化控制，是在控制過(guò)程中對(duì)所有運(yùn)行條件進(jìn)行統(tǒng)籌，根據(jù)各種綜合情況制定控制策略?；趯?duì)水資源調(diào)集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及模糊計(jì)算，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行和計(jì)算，支持控制策略的制定，根據(jù)控制策略進(jìn)行自動(dòng)化控制。泵站的自動(dòng)化控制不是必須建立機(jī)電控制模型的，可以根據(jù)泵站出水量和入水量數(shù)據(jù)結(jié)果，參考數(shù)據(jù)分析結(jié)果就可以進(jìn)行自動(dòng)化控制，屬于非線性控制理念。自動(dòng)化控制通過(guò)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，制定控制策略，人們可以輕松理解其中的原理所在。泵站自動(dòng)化策略既機(jī)動(dòng)又具有穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)作用明顯，響應(yīng)速度快，主要在于前端數(shù)據(jù)的搜集和分析做得到位，則后續(xù)的自動(dòng)控制可以有備無(wú)患。

4 泵站機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成

泵站機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)屬于信息技術(shù)中計(jì)算機(jī)控制的一種形式。對(duì)于一般的數(shù)據(jù)控制策略可以采取多種模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般情況下，控制泵站的出水量和入水量依據(jù)如下參數(shù)：實(shí)際入水量和泵站設(shè)定可控范圍值相比可獲取一個(gè)偏差系數(shù)，該偏差系數(shù)是自動(dòng)控制系統(tǒng)制定控制策略的重要參數(shù)，可以計(jì)算得出偏差率。機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)出水量和如水量做好設(shè)定，獲取一個(gè)水量集合，將水量變化范圍做好劃分，通過(guò)精確的數(shù)據(jù)分析生成控制策略。急速三級(jí)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行處理，制定控制策略，根據(jù)策略給定的水量數(shù)據(jù)，進(jìn)行模糊計(jì)算，得到泵站的控制值。經(jīng)過(guò)模糊計(jì)算得到控制集合的子集合，從控制策略的函數(shù)中找到可以代表子集合的精確水量，得到系統(tǒng)優(yōu)化后的控制結(jié)果。

在泵站中實(shí)現(xiàn)機(jī)電自動(dòng)化控制，需要考慮到降本增效、節(jié)能環(huán)保需求，以及經(jīng)濟(jì)收益，爭(zhēng)取盡快將上線機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的投資收回，并要確保泵站穩(wěn)定運(yùn)行。自動(dòng)化控制系統(tǒng)要適于工作人員操作，盡量減小工作人員的工作量，盡量避免依賴人的判斷來(lái)開展泵站控制。根據(jù)泵站的水資源調(diào)集需求，機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)要通過(guò)壓力感知器將水量壓力數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器，以供系統(tǒng)分析，做到自動(dòng)變頻控制。

5 結(jié)語(yǔ)

泵站設(shè)置了機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)組進(jìn)行統(tǒng)一控制，確保系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算獲取最優(yōu)規(guī)則，做到系統(tǒng)自適應(yīng)。將PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，監(jiān)控一體，工作人員可以通過(guò)人機(jī)交互界面通過(guò)軟件和通訊功能對(duì)水資源調(diào)集進(jìn)行控制。在水資源調(diào)集工作中運(yùn)用好泵站的機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)，有助于提高控制效率，強(qiáng)化控制效果，實(shí)現(xiàn)水資源調(diào)度對(duì)人們生產(chǎn)生活的有力支持。