基于PLC技术的水利泵站自动化运行控制研究

罗俊尧

（南水北调中线信息科技有限公司，北京 100176）

众所周知，我国的水利工程属于重要的民生工程，决定着整个社会的和谐发展。当前，我国的水利泵站自动化水平持续提升，不仅提高了工作效率，更为水利工程的持续发展提供了新的方向。对于PLC 技术的应用，本文主要从多个角度进行分析和探讨，以供参考。

1 PLC 技术

所谓PLC 技术，就是编程逻辑控制器，其功能构成非常多，包括：定时、基本运算和存储、相应的逻辑运算等，可以在实际生产过程中进行多项操作，相关用户在具体应用中也不会受到限制，可以从自身的需求角度出发，进行实时编程，整体灵活性较强。对于PLC 自动控制系统功能的实现步骤，主要有三方面：采样录入、执行操作、完成刷新。

2 PLC 在水利泵站自动化运行控制中的应用

2.1 PLC 选型

在PLC 运用过程中性能众多，有很多指令系统以及编程方式等内容，具体应用时必须考虑实际情况，结合现实需求，选择最佳应用方式。在对PLC 进行选择的过程中，需要考虑的因素有：①PLC 容量和电源模块；②通信联网能力和特殊功能模块；③机型和I/O 模块。在本文研究中，主要选取Rockwell Allen-Bradley 机型，并通过进一步改造最终建成AB 机型，具体而言，就是ControlLogix5000 系列PLC。

该类型PLC 的最大特点是将两种类型的处理器涵盖进来，即Logix5563 和Logix5555 处理器。对于后者，其CPU的型号为1756-L5，在实际中可以根据不同的适用需求进行进一步扩展。对于前者，其包含的CPU 型号为1756-L63。

在本文设置控制器的过程中，主要应用1756-L61 模块，其最大优势是可以深入到ControlLogix 内部所有槽位之中，确保不同的机架之间可以相互独立操作和运行。

该控制器在通信连接过程中有多种应用形式，具体水利泵站系统运行时，将针对性地设置通信接口模块，PLC 就可以针对现场的所有设备进行全面实时连接，PLC 的整体通信能力大幅提升，确保PLC 和网络之间相互连接。

2.2 PLC 技术在泵站系统中的运用总体设置

在水利泵站运行过程中，需要对主控室进行全面设计，设计内容包含：PLC 柜、配电柜、保护装置、相应的监控设备等。为了更大程度地提高操作的便利性，应将上位机监控系统与PLC 系统两者全面设置在主控室之中。配电室主要包含两种：低压配电室和高压配电室。需要明确的是：其中的传感器、一些相关仪器仪表、现场控制箱都属于低压设备范畴，主要的供电依据和方向是低压配电室。另外，还有一部分系统在运行过程中，需要借助高压设备达到供电效果。PLC 水利泵站控制系统结构如图1所示。

图1 PLC水利泵站控制系统结构图

2.3 PLC 运行的程序流程

如图2所示，为PLC 运行的程序流程。从具体控制要求角度出发，整体水位在达到了S1 之后，就会有1 台水泵被启动并投入运行；如果整体水位进一步升高，达到S2 时，就会将2 台水泵进行启动，如果整体的水位进一步持续升高，且到达了报警水位，此时，3 台泵全部投入运行；当整体水位出现回落趋势，并且到S0 时，再停止水泵运行。且这3台水泵在实际运行过程中，整体时间要保证均衡性。

图2 PLC控制器程序流程图

PLC 全面通电之后，会为后续的自动运行开展准备工作。在SA 所处的位置，恰好为自动位置，同时又能达到水位已经超过S1 的条件时，按压自动按钮，则10.5 立即接通，相应的MO.0 复位，回到0 的状态，此时，MO.0 的置位被全面激活，K1 获取到电力开展吸合操作，则第1 台水泵会投入运行；随着水位的进一步升高，可以发现，整体水位已经达到了S2，甚至超过了此位置，此时MO.1 会复位，回到0 值；相应的MO.2 置位，不论是K1 还是K2 都会通电，第1 台水泵和第2 台水泵全部投入运行；对于水位进一步增长，逐步达到并超过报警水位时，根据前面的发展顺序，MO.3 此时置位，一共3 台水泵，会全部投入其中实现全面运行。

2.4 PLC 控制系统运行分析

在水利泵站运行过程中，必须要深入整个系统内部，对实际运行情况开展全面系统的分析，同时加大检查力度。针对6kV 的主机PLC 主站的具体运情况，必须要开展全方位系统检查。检查项目包括：设备规格和型号、产品说明书有效与否、相关资料和附件是否满足齐全的标准、盘面触摸屏是否正常显示并明确操作的灵敏性和可靠性。在具体检查过程中：①对输入开关、输出开关信号，都要严格检查其正确性；②针对一些接地和接零操作完全可靠并达到设计要求；③确保整体数据完全传输正常，才能投入运行。

在具体运行过程中，应用PLC 的拓扑结构形式，对主机的开关量控制方面进行重点加强。同时，针对电气方面，开展了系统的试验操作，保证其绝缘良好性。在接地保护方面，做到足够可靠，使整体的设备性能满足设计要求和标准。不论输入信号还是输出信号，都应完全正确，相应的输出动作也要非常标准，整体反应极为灵活、灵敏。在PLC 主站通信方面，整体数据传输完全正常，无任何异常问题。另外，Unity Pro 设计形式的最大优势和特点，是将一些可以创建用户程序的编程语言全面提供进来，而且这些编程语言有一个非常大的优势——可以共同应用在同一个项目之中，达到混合应用的要求。

在开展联动试验过程中，要切实保证所有的分合闸都能绝对可靠和准确，同时，所有的信号和控制都必须完全正常，相关数据反馈也非常正确和及时，不会出现任何失误和异常问题。在接线过程中，保证准确和牢靠，所有标志必须要完全清晰、齐全，整体布线要整洁和规整。

3 基于PLC 技术水利泵站自动化的主要功能

3.1 采集及处理数据的功能

在泵站实际运行过程中，基于PLC 技术的应用，可以对不同控制单元内部的所有电气量等数据和信息进行实时采集，而且依据中心数据采集系统，对所有采集到的相关数据展开全面分析，同时进行高效处理。对于主控制系统而言，还有一个非常大的功能特点，是可以对一些非电量的数据信息进行同步采集，这样所有采集到的信息和数据，都可以按需分类并进行系统整理，一些有误差或是错误很大的数据，会被同步整理出去。经过一系列操作，最终获取的数据信息会进行压缩和打包，保存在数据终端部位，后续相关人员要想查询相关信息和数据，就可通过此功能来满足现实需求，保证应用效率。

3.2 监控安全运行的功能

在泵站系统运行过程中，安全是最为重要的一项指标，所以，监控安全运行功能非常关键，具体包含以下方面。①可以对整个系统的安全运行与否进行实时在线监视，根据泵站控制系统的主界面，值班人员可以直接通过远程监控，观察到泵站内部具体设备的实际运行情况。如果发现其中某设备出现运行异常情况，就可以利用整个系统，采取在线修改的方式来改正相应参数，但需要特别注意是：相关值班人员自身必须要具备修改权限才能进行这一操作，如果没有修改权限，即便发现了设备运行问题，也无法第一时间修改。②针对整个泵站系统开展多状态监视，确保所有设备都正常稳定运行；③或者将人工操作的方式应用其中，对泵站内部所有设备的运行情况进行定期系统检查，如果出现问题或者异常情况，可以第一时间发出警报，进而开展后续维修工作。

3.3 设备运行维护的功能

水利泵站的自动化运行，基于PLC 的应用可以实现以下维护功能。①可以深入到具体设备运行之中，对相应的运行参数和状态进行自动检测和分析，相关技术人员还可以根据具体设备参数信息做出准确判断，判定设备运行是否出现了问题，如果出现了问题，可以第一时间展开检修工作，确保整个水利泵站的稳定运行，提高整体工作效率。②可以实现报警记录功能。③可以深入到具体的系统内部软硬件之中，对其是否出现故障问题，进行实时诊断和记录。④可以实现记录操作功能。正是因为有了这些功能，整体的水利泵站才能实现高效可靠运行，进而促进水利工程事业的可持续健康发展。

4 结语

综上所述，我国经济不断发展科技不断进步，水利工程事业也在不断创新发展，将PLC 技术运用到水利泵站的自动化运行中，更是达到了如虎添翼的效果，不仅能让整体运行朝着自动化和智能化的方向迈进，还能从根本上达到集成控制效果，确保水利泵站可以正常运行，不论出现任何问题都能第一时间发现，并采取有效措施进行解决，根本性促进了水利工程事业的可持续发展。在未来的发展中，我们还要对PLC 技术在水利泵站自动化运行中的应用进行进一步深化创新，融入更多的先进技术理念，确保PLC 技术发挥出更大功效，促进水利工程健康发展，保障民生。