計算機自動控制系統在泵站運行管理中的應用

王寅寅

【摘要】隨著經濟的快速發展，科學技術得到較大的進步，計算機技術得到廣泛的應用，在此基礎上，計算機技術自動控制系統也得以不斷完善，其服務質量也不斷的提升。本文從泵站計算機自動控制系統的構成入手，對計算機自動化系統的控制方式進行了分析，重點介紹了計算機系統在泵站運行管理中的應用以及在應用中需注意的問題。

【關鍵詞】計算機自動控制系統；構成；控制方式；泵站運行管理；應用

隨著我國經濟的快速發展與社會的不斷進步，城市化和工業化的速度不斷提升，為滿足城市化和工業化的發展需要，越來越多的泵站工程得以建設。但是我國泵站自動化水平低下，泵站工程建設主要考慮生產需要和投資節約的事宜，而忽略了泵站工程的能量消耗和運行費用，導致不少泵站工程長期低效運行，造成能耗增加與運行費用居高不下。因此，為減少泵站的能量消耗，實現泵站經濟節能的運行而研究泵站的優化調度具有重要意義。為了更好地使泵站快速高效的運行，很多水利部門將計算機自動化控制系統應用于泵站運行管理中。

一、計算機自動控制系統的構成

整個自動化系統分為三層：信息層，控制層，設備層。

信息層位于中央控制室，利用易控（INSPEC）組態軟件設計完成整個監控系統的圖形界面，以及監控數據報表等。可對全泵站生產數據進行收集以及集中控制，設有上位機2臺（工程師站、操作員站各一臺）以及相關打印機與不間斷電源UPS，上位機通過以太網與PLC分站連接；設有模擬屏，顯示全泵站的電力監控情況。

控制層負責對現場儀表數據的采集，以及對現場設備進行監控。PLC主站通過以太網與上位機進行連接，通過DeviceNet與遠程IO子站進行連接。

設備層由現場儀表、電機、閥門及其他執行設備等組成。這些儀表設備通過24VDC開關量信號及4-20mA模擬信號與PLC遠程IO站連接，把工藝參數、運行狀態送到PLC，而PLC則實現對設備的控制。

二、泵站設備的控制方式

泵站的控制都分為三層來具體實現泵站運行設備的管理：基本控制、就地控制、中央控制。

1.基本控制

基本控制是所有設備的最高級別的控制，通過控制箱實現對設備的具體控制。首先把控制界面選為手動控制，使泵站的整個系統處于待機模式，這時候整個控制系統就被屏蔽了，失去了對設備的控制能力，所有設備只能通過手動操作來完成，這個時候工作人員可以對設備的主控制箱進行檢查和維修。主控制箱控制著大部分的泵站設備運行。所以基本控制的內容完全可以在主控制箱里來完成。

2.就地控制

就地控制的優先級高于中央控制，利用PLC的邏輯控制功能，提供設備的自動控制及關聯設備的聯動、連鎖控制。泵站工程的就地控制操作界面是集中控制室的監控計算機屏幕，PLC能根據監控計算機發出的指令及預先制定的規則和調節方法自動控制現場設備。

3.中央控制

中央控制系統的主要任務就是實現系統的整體調度，同時協調好各個泵站的機組運行管理。系統根據采集到的信息.進行中央控制并對各監控對象進行協調，以保證整個系統處于優化狀態.并處理局部的或整個泵站的停機或其他事故。系統根據各泵組及水位的實際情況和預先的設定控制整個工程設備。

三、計算機自動控制系統的性能

首先，開關信號的處理。開關的使用關系到實際管理泵站的運行情況。在按下開關時整個所屬的機組是否按開關來運行，這要有一個自動識別的過程。例如，有時候由于外界或者自身的原因不小心按下的開關按鈕。操作人員及時的發現了這個問題，并且進行了糾正處理。可是機組還是按照最開始操作來完成機組運行，這時候將會產生重大的操作失誤，對以下的各個泵站運行產生了極大的破壞作用，這個損失是不可估量的。所以在按下開關按鈕時計算機會根據對按鈕按下的時間力度進行自動分析，并且在確定是真的需要打開開關時也會有一個延遲執行的過程。這就對開關的是否執行進行了雙保險的操作過程。

然后，模擬數據量的處理。很多情況下傳送來的數據是有一定的誤差的，不管是系統內部的數據錯誤還是水位感應器有東西遮擋而導致的水位測量偏差等。這時候就必須要經過模擬數據的處理過程。如果不去處理就直接的啟動了，報警系統會給整個泵站的管理帶來混亂，最重要的是當沒有達到報警水位就報警導致操作人員打開了泵站的水閥門，那樣引起的后果將非常巨大。所以在模擬信號被送到系統管理室是，都要首先送到信號緩沖地帶，進行處理，并且有一個延遲操作的過程，來確保對預警裝置的操作的正確性。

最后，管理計數過程。由于在泵站運行時要進行嚴格的監控。操作人員在操作時每一個操作的步驟和對每個設備的操作次數等又要經過計數和匯總。以達到實時監控分析的目的。通過就地控制系統將每一次的計數傳送到系統分析站點。然后進行累加或是利用其他數學計算方法來完成計數的整理和分析。最終得到一個管理人員需要的數據值，為接下來的泵站系統管理提供數據支持。

四、計算機自動控制系統對過程顯示和操作的應用

1.過程的顯示應用

過程畫面應按照工廠的構筑物的走向進行組態，以方便操作員的操作。系統提供多幅工廠區域畫面。系統提供至少50幅詳細過程畫面。過程畫面應分成4個基本區域：①區域顯示行；②信息行；③過程顯示；④命令行。區域顯示能夠方便地在平面圖上移動，并能顯示報警/故障信息。信息行提供兩行信息，顯示過去未確認的故障信息。剩余的報警儲存在一個循環的緩沖區中。確認的報警存儲在確認的報警報表中。命令行用于發出命令。過程畫面含有一個靜態的背景，和在畫面上顯示的動態值。每個過程畫面上可至少顯示40個動態值。

2.系統操作的應用

最原始的泵站管理工作就是一個大量運用人力的過程，這是對人員的浪費。比如說如果發現一個泵站機組出現了小問題需要解決，主控制系統就會向相應站點的人員發出指令要求他們去進行操作并處理好。現在有了計算機自動控制系統，就不需要這么麻煩了。主控制室的人員好、只要通過計算機自動控制系統的頁面顯示就可以完成。同時可以利用其功能鍵進行一鍵操作，來完成這整個步驟，效率高而且很大程度上節約了人力的浪費。還有就是在運行過程中一旦出現故障，各個區域相應的報警燈就會閃爍。而操作員完全可以通過故障解除指南一步一步的完成故障的排除工作。整個整個故障排除快速準確，節省時間也減少了操作人員在操作過程中出現錯誤的概率。

五、泵站運行管理運用中應該注意的問題

首先要保證以計算機的實時監控為主，其對于其他的監控設備要有選擇的使用。但是也不能因為是計算機的監控就可以放松人為監控。計算機知識被用來更好管理泵站的工具，泵站管理人員也絕不能在思想放松警惕。

其次，根據自動化改造后的實際情況，將自動化系統有關內容和現場設備的具體情況編制成簡明易懂的說明。盡量使操作簡單化、明顯化，便于運行值班人員監視操作。在操作系統中設置多層防護程序，特別在合斷路器之前，必須先做好合閘前的各項準備工作。否則，上位機將自動閉鎖。無法進行下一步操作。

再者，在運行實踐中不斷改造與自動化系統不相符的設備，不斷對自動化系統進行完善，對相應的軟硬件進行升級改造，以適應現代科技發展的要求。

結語

綜上所述，計算機在泵站的自動控制及其它領域都發揮著愈來愈重要的作用，它對提高泵群的科技含量、整體協調運作、經濟安全運行等都起到人不能替代的作用，隨著計算機及網絡技術的迅猛發展，它必將在更多領域發揮更大的作用。

參考文獻：

[1]梁萬平，張輝武，朱志江等.倒虹吸滲漏原因及泵站運行邊界條件初探[J].南水北調與水利科技，2013，（z2）：229-230.

[2]陳炎爐主編.大型電力排灌站[M].北京：水利電力出版社，1987：89-125.