泵站综合自动化及其优化控制调节分析

孙 衍 王龙飞 袁志波

随着我国水利工程建设步伐的不断加快，先进技术逐渐应用到水利工程建设过程中，人们对水利工程的质量也提出更高要求，尤其是对泵站运行情况的关注度逐步提高。然而，采用传统的人工调节与控制模式已很难满足时代的发展需求，因此，有必要提高泵站自动化水平，对泵站进行调节与控制，使得泵站更好地为人民所服务。

一、泵站综合自动化优化调节过程中存在问题

1.泵站自动化控制水平参差不齐

随着科技的发展与社会的进步，虽然我国泵站自动化水平有所提高，但从整体上看并不具备较高的发展水平，在泵站建设过程中，通常都是围绕某一施工项目的具体要求进行，缺乏衡量标准，不同泵站所采用的功能性技术指标也存在差异性。

2.对泵站自动化控制缺乏充分认识

自动化泵站的控制与发展虽然给人们的日常生活带来便利，但从目前泵站工作人员的整体水平看，缺乏对泵站自动化控制系统的充分认识，一味地认为所谓的自动化只是通过鼠标对泵站的开关机控制，而对于泵站具体的资源调度以及经济运行方面的知识缺乏了解。

3.对泵站实际运行方案缺乏分析

传统的泵站调度方式大多依据上级部门的行政指令或者是泵站水池及水位进行决策，只有少数泵站对工程的实际运行方案进行有效分析，泵站的决策性水平和自动化水平都存在着一定缺陷，这也使得泵站工程的经济效益以及社会效益得不到提高。

4.泵站调度系统尚待建立和完善

受相关条件限制，大多数泵站工程未能建立与之相适应的机组泵站调度系统，只能依据相关运行模式进行操作，这在一定程度上限制了泵站的运行以及调度。有些泵站水利工程虽然有足够机组，具有一定的调节性，但却没有相关系统支持，使得泵站难以达到最佳的运行方式。

二、泵站综合自动化控制系统的主要组成

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.现场数据采集

需要进行信息采集的包括：泵站机组中电流、电压等电气信息、非电气信息（机组中压力与温度等）、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。

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。

3.泵站数据管理与存储

泵站综合自动化系统能够对泵站的各项数据信息进行管理与存储，在此基础上建立起相关的操作平台，通过分析与管理泵站数据，更好地掌握泵站的运行状态，同时合理接入到其他水利工程系统中，进而达到泵站数据信息的共享。

三、泵站综合自动化系统优化调节控制策略分析

1.现地控制层设计

在泵站自动化控制系统中，可编程逻辑控制位于现地控制板块最主要的位置上，可编程逻辑控制系统也被简称为PLC。PLC系统在传感器的作用下对泵站的流量、水位以及液体压力等进行监督与检测，在此基础上进行数据分析后，再通过现地控制板块对泵站相关数据进行初步处理，最后通过泵站局域网将初步处理结果传输到上级部门的服务器。在此过程中，现地控制板块还能及时接收上级监管部门发出的控制命令，泵站分层远程自动化系统得以实现。除此之外，在优化泵站综合自动化系统中，为实现对加压泵站以及水源泵站的控制，可以通过设置可编程逻辑控制性系统，更好地收集泵站传感器采集的数据信息，随时掌握泵站设备的实际运行状态，如果数值超出警戒线范围之外，第一时间发出警报，泵站工作人员可以更好地对其进行监督。在对泵站进行监控时，必须要对PLC配置相关的电源，并且准备备用电源，使监控系统发挥应有的作用。图1为泵站自动化管理系统体系结构图。

图1 泵站自动化管理系统体系结构图

2.监督控制层设计

在泵站综合自动化控制系统监督与控制过程中，必须要接触传统的系统框架，合理区分客户端与服务器。其中，服务器作为泵站中枢神经系统，为客户端的查询与访问提供必要的数据支持，客户端依据服务器上的数据进行命令的下达与决策。服务器需要建立相应的数据库对泵站的相关数据信息进行存储，建立与外部系统对接接口，实现泵站内所有数据资源的共享。

表1 实际泵组参数表

3.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。

四、实例分析

某地区泵站内设置2台小型单级双吸离心泵泵组，并且在离居民区比较近的区域内设置1个临时性的水库，泵站在用水低峰时入库,高峰时出库,一旦出现水量较大,水库比警戒线水位低的情况下,则水泵的出库与入库同时进行。实际泵组参数以及运行数据进行分析见表1、表2。

由表1、表2可见，泵站以及泵组与水泵运行的工作区域严重偏离，使得消耗能耗过高，工作效率相对较低。在泵站应用自动化控制系统之后，泵站与机组整体工作效率水平得到提高。

五、结语

综上所述，本文通过实例与理论分析，对泵站综合自动化系统进行分析，通过泵站综合自动化系统的应用，不仅能够对泵站存在的故障性问题进行及时的控制，而且还在一定程度上提高泵站整体的工作效率水平，发挥应有的社会效益，使得泵站在健康、稳定的状态下运行，更加高效地进行水能输送