馬玉龍馬華明/.寧夏鹽環(huán)定揚(yáng)水管理處 .寧夏水利電力工程學(xué)校

基于智能控制器的泵站自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案探究

馬玉龍1馬華明2/1.寧夏鹽環(huán)定揚(yáng)水管理處 2.寧夏水利電力工程學(xué)校

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)泵站自動(dòng)化技術(shù)和水平不斷提高，但泵站自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用與操作中也存在一些問題和不足。本文提出了一種基于智能控制器的泵站自動(dòng)化系統(tǒng)，與常規(guī)人機(jī)界面相同，實(shí)現(xiàn)泵站運(yùn)行管理環(huán)境的自動(dòng)化操作，保障泵站系統(tǒng)設(shè)備的安全和穩(wěn)定。

泵站；自動(dòng)化系統(tǒng)；智能控制器

現(xiàn)代化泵站廣泛應(yīng)用于城市供水、灌溉、排澇等各個(gè)方面，與生產(chǎn)生活息息相關(guān)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和完善，泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)⒖刂?、運(yùn)行、管理集中于一體，實(shí)現(xiàn)泵站控制的自動(dòng)化和智能化。本文分析了泵站自動(dòng)化系統(tǒng)存在的一些問題，并探討基于智能控制器的泵站自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案。

1.泵站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)大多數(shù)泵站自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用可編程邏輯控制器（PLC）為基礎(chǔ)的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，PLC的配置靈活，具有較強(qiáng)的安全性、可靠性和適應(yīng)性，但它的開放性不強(qiáng)。中小型泵站在自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)置中采用PLC的成本偏高[1]，自動(dòng)化系統(tǒng)不適用于小型泵站，相反會(huì)增加小型泵站的施工操作步驟，造成資源的浪費(fèi)，影響小型泵站系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。目前我國(guó)運(yùn)用自動(dòng)化系統(tǒng)的泵站也存在一些問題，例如整體系統(tǒng)不完善，功能設(shè)計(jì)不合理，注重自動(dòng)化忽視管理、缺乏設(shè)備維保措施等，甚至自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行一段時(shí)間后就處于癱瘓狀態(tài)，再加上技術(shù)人員的缺乏，使實(shí)際操作中無法發(fā)揮其功能性。

2.基于智能控制器的泵站自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案

為解決我國(guó)泵站自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及問題，本文提出基于智能控制器的泵站自動(dòng)化系統(tǒng)，其主要功能包括泵站電氣量采集、水位采集、報(bào)警、一鍵開機(jī)、自動(dòng)開機(jī)、遠(yuǎn)程控制等。基于智能控制器的泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的常規(guī)操作按鈕與一般控制系統(tǒng)操作一致，有利于快速實(shí)現(xiàn)操作人員的智能化操作。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的控制器設(shè)置在常規(guī)電氣柜之內(nèi)，二者是一體的，省去了另外設(shè)置單獨(dú)控制柜的步驟，有效地節(jié)省空間和接線。系統(tǒng)的核心就是控制器，泵站智能系統(tǒng)主要由進(jìn)線柜、泵控制柜、無功補(bǔ)償柜、站用配電柜、安全預(yù)防系統(tǒng)等構(gòu)成。其中，進(jìn)線啟動(dòng)柜的功能主要包括接入總進(jìn)線電源、進(jìn)線繼電的保護(hù)、泵站智能控制、信息數(shù)據(jù)的采集與交流、運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)提醒等；泵站控制柜在整個(gè)系統(tǒng)中的功能包括自動(dòng)完成啟動(dòng)和停止、電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)、運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)提醒等；泵站的配電由站用配電柜完成；安全預(yù)防系統(tǒng)能夠保障系統(tǒng)的安全性，發(fā)揮出警告信號(hào)的作用[2]。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

圖1 泵站自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成

2.2 站級(jí)智能控制器

泵站智能控制器具有一鍵開機(jī)、水位自動(dòng)開機(jī)和遠(yuǎn)方遙控開機(jī)三種泵開機(jī)方式，整個(gè)裝置在開機(jī)的過程中同時(shí)進(jìn)行控制進(jìn)、出水閘門的操作，若閘門操作失敗系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行信號(hào)提醒，直至信號(hào)警告恢復(fù)正常才能二次執(zhí)行泵開機(jī)操作。其中一鍵開機(jī)于傳統(tǒng)水利系統(tǒng)的操作運(yùn)行性質(zhì)是一致的，便于工作人員的快速操作；水位自動(dòng)開機(jī)是根據(jù)水位情況的泵開機(jī)操作，保障泵站無人值班情況下的系統(tǒng)操作；遠(yuǎn)方遙控開機(jī)是接受主站的開機(jī)命令后，運(yùn)用智能控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作。泵站智能控制器全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控泵站運(yùn)行狀態(tài)，并將信息及時(shí)發(fā)送至主站[3]。工作泵出現(xiàn)故障會(huì)造成停車現(xiàn)象，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇啟動(dòng)備用泵進(jìn)行操作，能夠控制故障對(duì)泵站系統(tǒng)造成的影響。

泵站智能控制器具有一鍵停機(jī)、水位自動(dòng)停機(jī)、遠(yuǎn)方遙控停機(jī)這三種停機(jī)方式，泵站控制器在接受到停車命令之后，會(huì)對(duì)其控制的系統(tǒng)內(nèi)所有泵集中發(fā)出停車命令。如果“出水閘門關(guān)閉控制”在系統(tǒng)內(nèi)顯示投入使用，在泵自動(dòng)停止之后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成出關(guān)閉水閘門的實(shí)際操作。系統(tǒng)出水閘門關(guān)閉的操作中，如果出水閘門完全關(guān)閉，表明系統(tǒng)完成自動(dòng)控制出水閘門的關(guān)閉操作，否則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警告提醒，報(bào)警并響起“閘門操作失敗動(dòng)作”的提示音；如果“出水閘門關(guān)閉控制”在系統(tǒng)內(nèi)完全顯示退出，則表示不需要進(jìn)行相關(guān)實(shí)際操作。如果“進(jìn)水閘門關(guān)閉控制”在系統(tǒng)內(nèi)顯示投入使用，泵站停止之后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)操作并完成進(jìn)水閘門的關(guān)閉。在關(guān)進(jìn)水閘門的操作中，如果進(jìn)水閘門完全關(guān)閉，表明關(guān)進(jìn)水閘門控制完成，否則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警告提醒，報(bào)出“閘門操作失敗動(dòng)作”的提示音；如果“進(jìn)水閘門關(guān)閉控制”在系統(tǒng)內(nèi)完全顯示退出，則表示不需要進(jìn)行相關(guān)實(shí)際操作。

2.3 泵智能保護(hù)控制器

泵智能保護(hù)控制器安裝于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的泵控制柜中，其功能是就地完成泵站的自動(dòng)化控制，有效地保障電動(dòng)機(jī)繼電功能的實(shí)現(xiàn)，泵智能保護(hù)控制器在整個(gè)智能控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要的執(zhí)行作用。泵智能保護(hù)控制器在自動(dòng)狀態(tài)下，其功能主要是根據(jù)主站的命令執(zhí)行就地開機(jī)、主站遙控開機(jī)等具體操作；而在備用狀態(tài)下，其主要功能是根據(jù)主站命令實(shí)施備用開機(jī)操作。泵智能保護(hù)控制器的開機(jī)也是按照步驟進(jìn)行的，其主要步驟包括判斷系統(tǒng)開機(jī)條件、完成閘閥的控制操作、判斷閘閥位置、完成降壓?jiǎn)?dòng)、實(shí)現(xiàn)全壓運(yùn)行等幾個(gè)重要過程；如果智能保護(hù)控制器在開機(jī)過程中出現(xiàn)障礙或受阻，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出警報(bào)提醒，發(fā)出全面停止操作命令后執(zhí)行停止操作。也能夠通過人為操作執(zhí)行停車，其主要方式包括就地停車和主站遙控停車。在開機(jī)過程中系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障和阻礙警報(bào)提醒，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)實(shí)施停機(jī)操作。在執(zhí)行保護(hù)狀態(tài)中，系統(tǒng)如果發(fā)出停機(jī)命令信號(hào)，在此情況下關(guān)閘閥操作不會(huì)立即執(zhí)行，但此時(shí)如果需要同時(shí)進(jìn)行關(guān)閉閘閥的操作，利用出口編程能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)與關(guān)閉閘閥的操作[4]。

2.4 系統(tǒng)特點(diǎn)

泵站智能控制器與泵機(jī)組保護(hù)控制器采用串行通信相互聯(lián)系，其中泵站智能控制器是系統(tǒng)主站，能夠同時(shí)連接16臺(tái)泵機(jī)組保護(hù)控制器，共同完成泵組的一鍵開機(jī)、水位開機(jī)、遠(yuǎn)程控制開機(jī)等操作。

泵站智能系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的泵站專家控制系統(tǒng)技術(shù)，該技術(shù)能夠根據(jù)環(huán)境、泵機(jī)組設(shè)備運(yùn)行變化等數(shù)據(jù)信息，不斷完善和優(yōu)化泵組設(shè)備的組合，通過增加設(shè)備的使用率實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的作用，提高泵站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。泵站智能控制系統(tǒng)還運(yùn)用泵站安全預(yù)防技術(shù)，該技術(shù)能夠智能識(shí)別和檢測(cè)安全故障；該技術(shù)能夠在開機(jī)前自動(dòng)檢測(cè)管理區(qū)域是否安全，若出現(xiàn)非安全故障或情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉泵組并發(fā)出警告信號(hào)，保障工作人員的安全；在無人值班期間利用自動(dòng)檢測(cè)功能保障區(qū)域的安全性，防止財(cái)產(chǎn)、設(shè)備等丟失、破壞現(xiàn)象。泵站智能系統(tǒng)還運(yùn)用先進(jìn)的泵站熱點(diǎn)數(shù)據(jù)無線定制點(diǎn)播與推送技術(shù)，系統(tǒng)管理和操作人員可以利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)了解各類熱點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)了泵站的智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理；系統(tǒng)利用先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)，有效地提高了智能化管理水平和系統(tǒng)操作工作效率，節(jié)約管理成本。泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的操作與常規(guī)操作基本無差別，其按鈕設(shè)置一致，促進(jìn)操作人員盡快熟練智能操作。

3.結(jié)語

總之，泵站對(duì)生產(chǎn)生活具有重要意義，泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的完善有利于泵站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)泵站管理的現(xiàn)代化?；谥悄芸刂破鞯谋谜咀詣?dòng)化系統(tǒng)采用與常規(guī)控制系統(tǒng)相似的自動(dòng)化操作界面，運(yùn)用先進(jìn)的智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)泵站運(yùn)行管理的自動(dòng)化操作，保障泵站系統(tǒng)設(shè)備的安全和穩(wěn)定。

[1]孫平安.泵站綜合自動(dòng)化及其優(yōu)化控制調(diào)節(jié)的研究[D].揚(yáng)州大學(xué),2012.

[2]吳杉.基于PIC單片機(jī)的遠(yuǎn)程水泵控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].重慶大學(xué),2012.

[3]陳金法.泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2011,02:67-69.

[4]朱正偉,徐青,唐鴻儒.南水北調(diào)東線工程泵站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)[J].南水北調(diào)與水利科技,2011,03:10-12.