浅谈泵站自动化控制系统与建设分析

摘要：我国泵站多、分布广，几乎每个省市自治区和直辖市都有泵站，主要用于防洪、灌溉、排涝、供水等。上世纪五六十年代的泵站都是用常规保护和控制，到90年代中后期开始采用自动化控制系统设备，相对欧美发达国家的泵站自动化控制系统来说还存在不少差距。随着近年来城市建设规模不断扩大，城市饮水及城市排涝的自动化控制要求越来越高。因此，要求有一套完备的综合自动化系统来协调这些组件的合理运行，并完成对这些组件的保护、控制。本文阐述了泵站综合自动化控制系统的组成及特点。并结合泵站综合自动化系统的开发实践经验．对泵站综合自动化控制系统做了比较详尽的叙述，使更多的人了解并应用。

关键词：泵站自动化控制系统特点功能

Abstract: China's multi pump station, wide distribution, almost all provinces and autonomous regions and municipalities directly under the central government have pumping stations, mainly for flood control, irrigation, drainage, water supply etc.. The last century fifty or sixty's pumping stations are using conventional protection and control, to in the late 90's began to use the automatic control system of pumping station automation equipment, relative to the European and American developed countries control system there are still many gaps. With the recent city construction scale is continually expanding, city water, city drainage automatic control requirements more and more. Therefore, a set of integrated automation system is required to complete and rational operation of these components, and complete the protection, these components control. This paper describes the composition and characteristics of comprehensive automation of pumping station control system. Combined with the comprehensive automation of pumping station system development experience. On the comprehensive automation of pumping control system detailed description, so that more people understand and application.

Keywords: pumping station automation control system features

中图分类号：O652.9文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、泵站综合自动化系统的特点：

1、高度的可靠性：系统采用成熟的全开放式分层、分布式系统结构，上下控制层采用现场总线通讯模式，大大提高了系统设备间的数据交换速度和系统通讯工作的稳定性。

2、高度的实时性：系统能适应泵站现场环境的要求，实时性好，抗干扰能力强。

3、良好的开放性和扩充性：专用现场总线通讯网络结构的采用使系统设备可方便灵活的进行扩充。所有的硬件均为模块化，构成一个通用、开放的结构体系；应用软件采用OPC技术，使得系统应用软件构成一个开放式的接口环境。

4、完备的安全性：系统对每一功能操作提供检查和校核，操作有误时，被禁止并报警：在人机通信中设置操作口令，按控制层次实现操作闭锁；系统采用冗余和模块化技术，使系统的局部故障不影响系统整体的正常运行。

5、完备操作性：系统采用全汉化界面，使运行人员可方便直观的进行远方实时控制和操作。

6、可维护性：系统采用模块化结构模式，设备的模块化使技术人员在方便的对必要的设备进行更换和维修，保证系统可靠运行。

7、良好的友善性：采用全汉化界面，操作方便，人机接口功能强，符合泵站运行人员的操作习惯。

8、设计的合理性：严格按照系统的电气主接线图进行设计，并充分考虑用户的实际情况及要求，使系统布局合理，美观实用。

二、泵站系统主控级的主要功能：

系统主控级的主要功能包括：1．数据采集与处理；2．安全运行监视；3．实时控制与调整；4．监视、记录、报告；5．事件顺序记录；6．事故追忆和相关量记录：7．正常操作指导和事故处理操作指导；8．数据通讯；9．屏幕显示；l0．泵站设备运行维护管理；lI．系统诊断。各主要功能阐述如下：

1.主控级自动采集和处理泵站设备的运行参数．主要采集的数据及处理功能为：

主控级收集由现地控制单元采集的电气量；各现地控制单元将采集到的电度量上送主控级进行处理：主控级自动从各现地控制单元采集非电量：对实时数据和历史数据进行分类筛选及整理．去除无用的数据后，将“压缩”了的数据存人数据库。

2.安全运行监视包括全站运行实时监视及参数在线修改、状态监视、越限检查、过程监视、趋势分析和监控系统异常监视：

(1)安全运行实时监视及参数在线修改：值班人员可对全站各主设备及辅助设备的运行状态进行实时监视控制和在线修改。对系统中的所有设备．只有具有一定操作权限的值班人员才能在线修改相应权限的运行参数。

(2)状态监视：状态分两类。一类为自动状态，如水泵的自动起动等；另一类为受控状态，就是由来自人工控制的命令所引起的状态。

(3)越限检查：能够检查设备越限状态并发出报警，越限状态信号在CRT上显示并记录。

(4)过程监视功能：监视水泵各种运行工况的转换过程所经历的各主要操作步骤。

(5)趋势分析功能：分析水泵运行参数的变化，及时发现故障征兆，提高水泵运行的安全性。

(6)辅助设备的运行监视和分析功能：监视水泵及泵站各间歇运行的辅助设备(如排水泵、空压机等)起动次数、运行时间和间歇时间。通过数据变化情况，分析其对应的设备是否异常。

(7)监控系统异常监视功能：监控系统的硬件或软件发生事故则立即发出报警信号，并显示和打印记录，指示故障部位。

3.实时控制与调整：

(1)操作员可通过操作员站的显示器、键盘等，对监控对象进行水泵的启停、定值和限值的设定、报警复归等控制与调节。

(2)自动功率因数控制：按照电力系统的要求。自动投切电容器。

4.监控和事件记录：

(1)监视：中控室的监控机配有彩色CRT显示器，用于显示泵站的运行情况。同时，配备一套马赛克模拟屏，模拟显示泵站的运行情况。

(2)记录、报告：把全站所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表等记录下来。并显示和打印。

5.记录、报告的主要内容：

记录、报告的主要内容包括：1)操作事件记录；2)报警及事件记录；3)定值变更记录；4)报表；5)趋势记录；6)事件SOE记录。

6.故追忆和相关量记录：

记录在事故发生前5s和后20s时间里重要实时参数的变化情况。

7.正常操作指导和事故处理操作指导：

(1)正常操作：能根据当前的运行状态判断设备是否允许操作并给出相关的标志。

(2)事故处理：在出现故障征兆或发生事故时，由监控系统提出事故处理和恢复运行的指导性意见。

8.数据通信：

(1)通过一路载波通道，一路光缆通道，与水调部门通信。同时。通过一路光缆通道与电力调度部门通信。

(2)可实现与MIS系统、工业电视系统等接口通信。

(3)可实现与现场各控制单元间的相互通信。

9.屏幕显示：

画面显示是计算机监控系统的主要功能之一，画面调用将允许以自动或召唤方式实现。画面种类包括各种系统图、棒形图、曲线、表格、提示语句等。画面清晰稳定、构图合理、刷新速度快且操作简单。

10.泵站设备运行维护管理：

积累泵站运行数据，为提高泵站运行、维护水平提供依据。

11.系统诊断：

(1)系统设备硬件故障诊断包括对各工作站计算机及设备、通讯接口、通道等的运行情况进行在线和离线诊断，故障点能诊断到模块。

(2)软件故障诊断：软件运行时，若遇故障能自动给出故障性质及部位，并提供相应的软件诊断工具。

三、泵站综合自动化系统的建设

泵站实现自动化，不仅可以避免误操作，防止运行事故，减少运行人员； 并可以提高设备和工程利用率、延长设备寿命、实现优化运行。泵站自动化应是泵站运行管理发展趋向。

1、泵站的基本模式两种：为全自动化方式、半自动化方式。（1）全自动化方式：泵站是靠设置在前池或出水池上的水位继电器(压力变送器)控制机组的启动、停机或进行各种调节。当水位(或压力、压差)上升或下降到限定位置时，发出动作信号传给控制台的线路继电器或计算机。当线路继电器动作时，按规定程序动作(启动或停机)的执行机构也发生动作执行机构通常由时间继电器和控制启动 (或停机) 程序的继电器或为计算机系统。这种自动方式对泵站设备的技术要求高，要有较完备的运行可靠性和自动处理运行故障的能力。全自动化泵站除了控制机组的启动和停机之外，对于进出水管道的工作压力、电动机温升、轴承与填料函的温度、泵站的引入母线与自动控制母线上的电压等，都以作用在事故继电器上的特殊继电器(传感器、变送器)进行监视。一旦工作状况超越规定值，事故继电器动作，使工作机停机，在有备用机组场合，可使备用机组自动投入。发生事故的机组，只有在消除了故障的原因之后才能再次启动。

（2）半自动化方式：对于经济条件较差，资金投入不足的泵站，可以采取比较筒单的半自动化计算机监控方案。这种方式可根据经济条件适当地减少传感设备采用开环控制。即无执行元件，通过计算机软件计算出的监控数据可以通过手工方法进行控制或调节。对于泵站技术改造，可以采用计算机辅助监控系统。泵站控制操作仍由常规装置来完成，计算机监控系统的功能主要是数据采集、数据处理、优化计算、事故记录、打印制表等。其优点是在运行中即使监控系统本身发生故障，泵站机组仍能维持正常运行。但系统能力较低，对自动化水平的提高或升级有一定的限制等是其主要缺点。不过该方案对系统性能要求不高．因而投资较少．比较容易实现。

三、结束语：

通过这几年的实践，泵站自动化系统多优势已经显现，通过简化电气设备来减少厂房面积，节省土建投资；改善工作环境，减轻劳动强度，做到安全和文明生产。要根据设计规范，借鉴一些泵站自动化的成功经验，选择合适的生产厂家，在自动化系统创新改造中少走弯路，节约资金，使泵站系统更加科学、合理、长期稳定运行。希望与广大读者共同研讨，增强对该系统的认识和应用。随着城市饮水工程和排涝工程的不断增多，该系统将在市场中得到更多的应用。它的功能将不断得到完善和提高。

参考文献：

[1]沈朝晖. 电气自动化泵站设计浅析[J]. 科技创新导报,2012,(3).

[2]王学明. 泵站自动化的发展趋势[J]. 科技信息,2011,(23).