从“控制过程”把握自动化设备的管理

倪晓峰 许金龙

（无锡市城市防洪工程管理处 江苏 无锡 214062）

1 利民桥水利枢纽简介

利民桥水利枢纽是无锡城市防洪主要骨干工程之一，位于无锡市中心城区南部的古运河上。工程由一座节制闸、一座船闸和一座设计流量为60m3/s的泵站（4×15m3/s的立式轴流泵和10kV同步电机）组成，全部机电设备都采用微机自动化监控，总投资1.39亿元。工程于2007年8月建成投入运行，2008年移交无锡城防处管理，承担着繁重的调水、改善水环境、城市防洪和通航任务，是无锡市的水上南大门。

2 自动化系统的控制过程

管理论认为有效的管理应该包含“有效率”和“有效果”。前者是从成本（时间、资金、人力等）上考核，后者是从结果上考核。而有效的管理办法通常是先整体后局部的总分式管理模式，这就是人们常讲的“纲举目张”。自动化系统的管理也能够遵循这样的原则，通过对系统控制过程的了解，技术人员就能够很容易的从整体上把握、管理自动化系统，再加上一些基本的产品知识，就能做到高效率和高效果的管理。下面笔者将对自动化系统的控制过程进行划分、阐述。

2.1 控制过程的基本构成

控制是对各项活动的监视，从而保证各项行动按计划进行并纠正各种显著偏差的过程。所以我们常说控制是一个过程，即控制过程。控制过程可以划分为三个步骤：

第一步：测量实际数据；

第二步：将实际数据与标准数据进行比对；

第三步：采取行动纠正偏差或不足。

图1 管理的效果和效率

图2 控制过程

这三个步骤是依次执行、循环作用，直到达成目标。

2.2 自动化控制系统的基本构成

现代水利枢纽中的自动化控制系统，控制范围广泛（从主机泵到排风扇，从节制闸到拦污栅等），组成单元繁多（从中控电脑到光电传感器，从L C U到中间继电器等）。但不管控制系统的功能多强大、体量多巨大、结构多复杂，都能按“控制过程”将其分为三部分：①数据、信号输入部分；②数据处理部分；③数据、信号输出部分。

将水利枢纽中自动化系统的具体组成设备按功能进行分类。设备被分成“控制过程”的三个部分后，设备管理者就能按设备的不同属性按其所处部分进行统一化管理。自动化系统各主要设备归类如表1。

当然还有一些通讯设备，如交换机、通讯线等，用于沟通控制过程中三个部分的设备，可以将其看成第四部分。

2.3 自动化系统的控制流程

自动化系统工作运行，是按控制流程逐步完成的，即接收数据（信号）、处理数据、输出处理结果（调整或不调整）。整个流程是循环和不断变换的，可能这一级的输出就是下一级的输入。自动化设备最基本的流程如下图3。

表1 设备分类表

3 按“控制过程”管理自动化设备

设备管理不止是简单的开关运行和定期清洁检修设备，从更深的层次上讲还要预防、降低和消除设备五源（污染源、故障源、浪费源、缺陷源和危险源），下面我们将阐述如何用借助“控制过程”来管理自动化设备。

表2 自动化设备故障对照表

图3 自动化系统控制流程图

图4 事故门状态自动化系统控制流程图

3.1 按“控制过程”操作使用设备

在日常操作使用设备（开、关主机泵等大型设备）时，要想使工作人员（无论新、老员工）做到操作正确、使用合理、纠错及时，就必须编制一套与现场设备及实际情况相符合的工作规范。而自动化设备的控制流程可为工作规范指出较为清晰的流程图。

自动化系统控制过程中信息的流向是根据机组开关机条件的先后来设定的，如图4，描述的是利民桥水利枢纽开机前,自动化系统根据“事故门”状态做出的控制的流程图。很显然只有在“事故门”被打开的前提下，主机泵才能被启动。所以在进行手动开机时，派人员事先打开“事故门”，并确认其状态将成为开机工作票中一项重要内容。以上为例通过对“开机”满足条件的研究和分类，就能制定出合理、全面的开机操作票。

同样在设备运行期间，也可以根据“控制过程”制定合理的巡视路线等。在按“控制过程”制定工作规范时，要结合现场情况，调查研究、摸清规律、进行试验，逐步确定工作流程，制定出科学合理、具有可操作性的规范。

3.2 按“控制过程”维护保养设备

设备管理的一项重要内容就是设备的维护保养。通过定期的设备检查、维护保养，使设备始终保持最佳的运行状态。自动化系统具有设备种类复杂，接线端子及通讯电缆繁多等特点。同时一般技术维护人员会担心在维护保养自动化设备期间，因触碰松动接线端子（或中间继电器）导致信号传递错误，从而产生新的系统报警。其实在设备保养期间，按照“控制过程”进行有步骤的工作安排，就能避免有关情况的发生。具体步骤如下：

①先在中央控制电脑上检查相关数据的准确性，并记录有关问题。

②在现场P L C触摸屏上检查相关数据的准确性，并记录有关问题。

③在L C U的PLC模块上检查各模块的工作状态，检查各输入、输出点（模拟量、数字量）的状态，并记录有关问题。

④排除检查中出现的问题（关于故障的排除在下文会具体叙述）。

⑤更换有问题的配件、清洁控制柜和配电柜、紧固所有接线端子上的螺丝等。

⑥在L C U的PLC模块上重新确认各模块的工作状态，检查各输入、输出点（模拟量、数字量）的状态。

⑦在现场P L C触摸屏上重新确认相关数据的准确性。

⑧在中央控制电脑上从新确认相关数据的准确性。

从上面的步骤上可以看出，自动化设备检修的是从“数据、信号输出部分”到“数据处理部分”再到“信息输出数据、信号输入部分”，而当故障排除，设备检修完毕后，则是按相反的程序进行复查，恢复的。这样做的优点在于：前面有利于迅速判断出设备的维护重点（有关实际数据与标准数据不匹配的地点，及显示设备不正常的地点），后面有利于把在检修期间因工作失误而造成的新故障控制在逐步完成的最小范围内解决。

3.3 按“控制过程”进行故障检修

前文已经将自动化系统按照“控制过程”划分成不同的部分。这就为我们在实际操作中将复杂的系统进行简化提供了一个有效的方法。在进行故障判断时，我们只需要用“数据、信号输入部分”、“数据处理部分”、“数据、信号输出部分”再加上“信息传递部分”就能描述整个系统，然后再进行分级。一旦出现故障，先按故障现象分析故障是发生在信息传输阶段，还是发生在信息采集阶段，先整体后局部，层层分析、逐个排查。自动化系统的复杂性决定了其故障表现形式的多样性，而它的系统性又决定了故障表现方式的关联性。常见的设备故障有误动作或不动作、信号传递丢失或变形等。笔者通过长期的工作实践，按照故障在“控制过程”中发生的地点将其分为四类：“数据、信号输入部分故障”、“数据、信号输出部分故障”、“信息传递部分故障”、“数据处理部分故障”。可以明显的看出，这种故障分类是和设备属性相关联的，为了叙述简单，以表2作为参考。

对照表2，就很容易按设备发生故障的区域及影响范围找到、处理、解决自动化系统出现的故障。

4 结语

管理者通过对“控制过程”的把握的基本思路就是将设备分类，并划归入“控制过程”的“数据、信号输入部分”、“数据、信号输出”、“数据处理部分”以及沟通各个部分的“信息传递部分”，然后按“控制过程”的流程进设备管理。这种设备管理办法具有简化系统、便于查错、易于管理等优点。通过对“控制过程”的把握，利民桥水利枢纽管理所的工作人员能够方便、快捷的掌握自动化设备的操作、检测及故障排除，从而为管理所运用自动化系统完成机电设备、水工建筑及安防监控等管理工作创造有利条件。

但我们在注重“控制过程”的同时还需要详细了解各个设备、原器件的产品特性和技术参数，需要进一步了解自动化控制系统中各个数据的逻辑关系（自动化系统的编程通常是由专业厂家完成的，各枢纽管理人员通常不参加调试工作，所以不会直接了解编程步骤和数据意义，需要自己摸索实践），毕竟“控制过程”是由控制的各个组成部分构成的。通过对各控制“点”的熟悉，能更好的把握自动化化系统的“控制过程”。