大型泵站自动化系统组成与管理

郭四东

摘要：在我国大型泵站中，大多数采用的都是人工操作的运行方式，但是部分泵站已经在探索自动化控制运行。以我国江都第四抽水机站为例，通过大型泵站机组监控关键及技术的实施，实现了大型泵站的现代化、自动化以及科学化管理。根据泵站改造之后的实际运行情况来看，随着新型技术和设备的投入，自动化系统获得了良好的运行，使得泵站的工程效益得到了大幅度的提升。但是针对泵站自动化控制系统的管理则成了一个十分重要的研究课题。

关键词：大型泵站；自动化控制系统；组成

1.泵站综合自动化控制系统的主要组成

目前我国泵站主要是用来防洪除涝、调水和供水的，是较为重要的水利工程设施。泵站在水源调度中起着不可替代的作用，目前泵站仍就存在很多问题，效率低、耗能较大等问题，因此要进一步完善泵站的改造，泵站自动化控制系统的使用，提高了泵站的实用性。不仅能够提高效率，也解决了泵站管理问题。可见泵站自动化控制系统的运用实效性。泵站综合自动化系统建设的主要目的是对泵站进行有效监测，对泵站数据进行分析处理，使泵站在稳定的情况下运行。

1.1现场数据采集

需要进行信息采集的包括：泵站机组运行中电流、电压等电气信息、非电气信息、机组实际的运行工况以及对机组进行有效调节与控制的信息内容。

1.2上层监控

合理建立上层监控系统能够掌握泵站各系统整体的运行状况，一旦出现故障能够及时发现，第一时间采取解决措施，并控制在合理范围之内；上层监控能够将泵站的数据信息向可视化数据信息进行转化，泵站工作人员可更便捷地查询与分析泵站数据信息；上层监控能够查询泵站工作人员的操作记录，更好地对工作人员进行监管，以确保泵站各系统在安全稳定的状态下运行。

2.自动化控制系统的具体功能

自动化控制系统的功能包括以下几个方面。

（1）在大型泵站运行的过程中，对各类设备的运行状态进行实时监控，并对电气参数、电量等相关数据进行全面的采集、处理和显示。（2）针对泵站工程各类设备运行中出现的不正常状态发出警报，并在报警打印机上进行打印，记录在数据库事件登录清单内。如有需求，可以进行调用和打印。（3）对泵站工程的各类设备提供保护，如综合继电保护。（4）进行设备运行控制，如泵组启动或是停止的自动控制、励磁装置运行方式的设置，参数的适时调整等。（5）对泵组的运行进行优化。自动化控制系统可以根据不同运行工况的要求，通过数据的统计、分析和计算，为操作人员提供优化运行方案，并通过自动控制调节对机组的运行状态进行优化，在降低能源消耗的前提下最大程度地提升机组的利用率。（6）管理数据库。数据库中保存着大量的历史数据，自动化控制系统可以对事件类和数据类历史数据进行管理。其中事件指的是系统泵站运行过程中出现的事件或是重要的系统操作行为，如设备检修记录、操作记录、控制命令或是调度命令等。数据指系统采集到的各类机组设备的实时运行参数，主要用于报表和图形的制作。（7）计算机大屏幕显示。自动化控制系统可以将泵站运行过程中产生的实时数据以及数据库中保存的各类历史数据进行显示，同时支持多种显示方式，操作人员可以根据需要自行选用，如曲线图、统计表等。（8）打印。自动化控制系统通常配备两台打印机，分别负责报警事件的打印以及各类图形、报表、记录的定时打印或是召唤打印。打印工作是由假脱机模块负责执行的，可以数据或是图像的动态显示实现对整个打印过程的监控。（9）故障诊断。自动化控制系统的故障诊断功能的实现主要依托两个部分，其一为各PLC中的诊断和自动测试程序，其二为中央级控制计算机系统中的在线测试软件、离线测试软件以及硬件测试程序。（10）网络通信。就地控制级采用的是对等通信网ModbusPlus工业控制网，通信速率为1M。中央控制级采用的是WindowsNT，通信速率为10M。（11）热本分支持。采用主、从计算机同时运行的方式，一旦主机出现故障，利用从机进行替换，以此保障自动化系统的持续运行。

3.泵站自动化控制技术系统的运用

泵站自动化控制系统可以使得值班工作人员在值班时，可以借助此系统以及其他辅助设备的运行状态进行实时监控，并能够在线控制和修改。对此系统中的所有设备，只有具有操作权限的工作人员才能进行操作和修改，保证操作的封闭性。泵站自动化控制系统的监视状态分为两种：一种是自动化状态，另一种是受控状态。自动化状态就是指水泵的自动化控制系统的操作与实用，而受控性是指在工作人员的操作命令进行控制使得系统运行的状态。水泵自动化控制系统还能监测到系统发生的问题并及时自动发出警报，使得问题得到及时得当的处理，为系统维保养工作人员的工作带来了很多便利，提高泵站自动化控制系统的安全性操作。泵站自动化控制系统能够对工作人员的工作进行监控和记录，并且能够自我调节。当发生事故时，或出现故障征兆时，泵站自动化控制技术能够通过监控系统提示出事故处理的讯号并提出相关的指导性意见。

4.泵站自动化管理

4.1控制调节优化

在人工调度时，泵站系统水位会出现低于或者是超出限定值的情况，只有极少数的情况水位会保持在合理范围之内。因此，在泵站综合自动化系统优化调节与控制过程中，必须要对水位的控制给予高度重视，确保其在规定的范围之内。可以采用离散性的方式对电机机组的开启数量进行控制，同时也要与泵站电机机组的连续性运行频率进行有机结合，将传统的人工控制模式与现代智能控制系统优势进行互补，引入模糊控制+PID控制变频器的机制，目的是通过模糊控制机制合理地对电机机组的开启数量进行控制，在PID的作用下实现泵站变频度对实际运行频率的控制。

4.2PAC技术在泵站自动化中的应用

首先需要明确泵站自动化系统主要由哪几部分构成，就笔者自身工作经验来看，泵站的自动化系统主要包括以下几个方面：实时监控、人机界面和远程诊断系统。实时监控是保证泵站在无人值守的情况下，能够实现对泵站各系统的运行状态进行动态监测和控制，例如变压器的运行状态监测和系统自动化的调度调整。人机界面是操作人员对系统进行人工管控的操作窗口，能够进行预约操作、起动操作或中断操作等，保证系统能够准确执行操作人员输出的各种指令。远程诊断系统是基于泵站自动化运行的稳定性、可靠性角度出发，系统自身或操作人员能够通过自动化系统对泵站各个结构组，例如机组、电气系统、水气系统、闸门控制等各个系统进行故障排查和故障原因诊断。在上述三个部分的协调配合下，构成以PAC技术为基础，IPC为中控室服务器的更加可靠安全、经济性高、稳定有效的泵站自动化系统。

结语

综上所述，自动化控制系统是现代化大型泵站运行中不可缺少的一部分，在设备调控、故障监控等方面发挥着十分重要的作用。本文对大型泵站自动化控制系统的结构、控制方式进行了详细的介绍，并提出了系统管理的有效策略，希望能够为大型泵站自动化控制系统的高效运行提供一定的帮助。

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