浅析泵站自动化技术的发展趋势

郭松

摘要：在传统的泵站管理运营过程中，需要工作人员对泵站设备进行手动操控，工作人员劳动强度大，且容易出现人因失误。自动化技术在泵站管理中的应用，能够提升泵站的自动化水平，降低人为因素对泵站运行的影响。基于此，本文对泵站自动化控制系统及其的应用进行了分析，并探讨了其发展趋势。

关键词：泵站;自动化技术;发展趋势

泵站工程是指：把电能转化成水的势能，以进行灌溉、供水、排水等的水利工程，20世纪初期，我国的农业灌溉开始使用小型机械取水，动力为蒸汽推动。我国解放后，泵站工程开始兴建，相应的科学研究也逐渐展开，技术水平由无到有并逐渐走向成熟，现如今泵站在我国分布广，几乎遍布各个市区，其从规划、设计、施工、安装和后期运行，都达到了一个前所未有的新高度，在我国它们主要起到水利调节的功能，可以避免水患，减缓旱情。自动化控制方面：20世纪中期我国的泵站还是采取常规控制手段，到了1990年后我国泵站开始采用自动化进行控制。

一、泵站自动控制系统的结构及其原理

（一）控制系统的结构和功能

泵站自动化控制主要由计算机监控、继电器保护、直流系统、励磁系统、视频监控系统组成，监控部分，主要由工作站对单元进行监控，来达到对整个泵站的设备信息数据采集，进行实时控制。通信服务器的作用是对除监控系统之外的设备例如保护、励磁、直流等站内计算机自动化设备及中枢自动化设备的信息采集及控制，并把采集信息传给监控设施;管理者可以从厂长终端了解整个泵站的运行情况，并可以对相应机组进行远程操作;在中控室可以通过视频监控观察现场实时情况，可以及时把控现场的人员、设备、环境、安全等情况，如有异常及时发起响应。

（二）控制系统的分类

从目前的控制方式来看，最常見的控制类型有集中式和分层分布式两种，下面将分别介绍这两种控制类型：（1）集中式。这里的集中既包括逻辑上的集中，同时也包括物理上的集中。集中式系统指的是将系统上的各种功能集中完成，比如数据采集、计算等等。集中式系统一般有一台或者多台计算机组成中心节点，它的中央处理器是一台性能极强的计算机，所有的数据处理、数据计算等任务都在这台中央处理器上完成。（2）分层分布式。分层分布式和集中式正好相反，集中式体现的是一个人完成所有，而分层分布式更加注重的是团队合作。分布式系统定义是：一个系统包含多个相连的子系统，它们能够在整个系统范围内，对某一个问题合作完成，每一个子系统负责一个部分，每个子系统之间既是独立的，又是相连的。这种系统的特点是它含有多个路径，它们执行的是某一个程序的不同地方，同时执行又是相互作用的。

二、泵站控制系统的设计

（一）方案设计

在设计泵站自动化控制的系统的时候，应当按照自动化控制工艺指导和控制电气两个方面开展。在实施过程中，应该以全局为中心，单体配合服从总体，要统一接口协议原则。电气部分和控制部分设计具体如下。

（二）电气部分

电气部分是泵站系统的重要组成部分之一。在设计泵站电气部分的时候，应该严格遵循《供配电系统设计规范》负荷分级原则。在本文中，泵站应该按二级负责进行考虑，用电负荷主要包括：进闸、出闸和清污机（64.87KW）;计算机监视系统（10KW）;直流系统负荷（10KW）;泵站厂房的一些照明、办公室的配电、生活以及一些辅助设施的负荷（30KW）;给排水的负荷（7.5KW）。接线部分。电气的主接线方案：10kV侧采用单母线接线方式，0.4kV侧采用单母线分段的接线方式。对于坝区，采用一台S9-100/10变压器降压为0.4kV后与一台0.4kV柴油发电机分别接入双电源自动转换开关的主、备接头，互为备用。正常工作模式下，变压器和柴油发电机同时工作，当一台出现故障或者维修的情况下，另一台带全部负荷工作。

（三）控制部分

泵站的控制方式有很多种类供选择，随着科技的发展，采用计算机监控的泵站自动控制系统受到更多的欢迎。下面将讨论计算机监视系统。控制方式如图2所示，采用的是全计算机监控模式，按无人值班或者少人值班的方式进行，整个系统采用的是全天开放分层结构。控制中心为两台互为备用的工作站组成，一台工作，一台备用。两台工作站对现地单元进行监视和控制，其功能如下：数据采集，主要采集设备在运行过程中所产生的数字量、模拟量等等。然后将这些变量放入数据库中，最后调节到子系统中进行处理。数据处理：根据从上位机得到的数据，进行检查、数据变化以及越限检测等，根据设计的阈值进行报警;对于状态数据，要进行合理的计算。控制调节：按照系统的要求进行调度，主要有机组的有功无功调节，电压电流调节，闸门的开关调节等。人机界面：人机界面是泵站系统的一大特色，拥有着丰富的图元，支持三维动画显示。工作人员可以根据画面判断出系统实时的工作状态、刷新运行参数等任务，还可以通过主菜单来设置系统的控制参数，调节流程。

三、泵站自动化控制技术发展趋势

（一）PLC

技术可编程控制器是指以计算机技术为基础的控制技术，在工程中，PLC具有很多传统继电器不具备的优点。柔性好、在需要改变生产流程的情况下，不必改变硬件设施，只需要改变程序即可完成。可靠性高，功能完善，PLC具备数据输入/输出，逻辑运算、人机对话以及通信等功能，提高了设备的控制能力。

（二）泵站控制系统软件设计开发

要建设一个PLC控制的泵站系统，应从软件系统出发。软件主要是用来数据收集和数据处理作用，更新实时数据库，保证泵站系统的可靠运行，并将历史数据储存起来。另外，软件设计应该还要设置系统保护、自动检测和报警功能，及时掌握泵站运行过程中的故障，提高了可靠性和缩短了故障排查的时间，提高了系统的运行质量。

四、结语

通过对泵站自动控制系统的方案、原理等分析，研究了计算机自动化控制系统在泵站中的应用。文中具体研究如下：该泵站采用全计算机监控形式，对整个泵站系统进行控制、检测和故障分析;研究了PLC在泵站系统上的应用，进行了详细的分析。之后，还有以下问题需要进行探讨：泵站的可靠性问题;泵站的优化问题以及泵站的节能问题。

参考文献

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