自動化水泵供水控制系統研究

王泓

摘 要：隨著科學技術的發展和進步，當前自動化技術已經廣泛應用到工業生產的各個領域，并且都取得了不錯的績效。自動化水泵供水控制系統的應用，不僅提升了城市供水系統的穩定性和可靠性，而且具有良好的經濟效益。本文首先介紹了自動化水泵供水控制系統的運行原理，為接下來的內容做好理論基礎;之后重點分析了對于自動化水泵供水控制系統的內部設計，最后圍繞這一系統的基本作業環節進行了簡單探究，使整體結構更加科學合理。

關鍵詞：自動化水泵;供水控制系統

長期以來，在水資源供應領域中普遍受到認可的是變頻調控技術，但是這種技術在具體應用中存在跳閘頻繁、能耗較大等問題，進而導致供水系統在運行過程中容易出現異常現象。自動化水泵供水控制系統的出現不僅能夠有效解決傳統變頻調控技術存在的不足，而且更加符合節能減排的要求。基于此，相關部門逐漸開始引入這種系統，并且其應用范圍也在持續擴大，成為現階段供水領域中最受歡迎的一種系統。

1 自動化水泵供水控制系統的運行原理

作為一種先進的控制裝置，自動化水泵供水控制系統的運行主要是借助PLC、變頻器等設備進行的，其目的在于保證供水壓力的閉環控制和穩定度。現階段城市供水量逐漸增大，管網的壓力也隨之加大，針對這種情況，自動化水泵供水控制系統能夠自動進行壓力調節，使整個系統的運行速度和水流流量符合管網需要，進而達到穩定水壓和降低能耗的目的。另外，自動化水泵供水控制系統能夠通過調節頻率控制水泵轉速，其主要作業過程在于，通過這一系統中的壓力變送器檢測管網出水壓力，并將與之相關的數據信息傳輸到PID控制器，PID通過分析計算為系統提供合適的頻率，進而實現了系統整體作業過程中的自動化。值得注意的是，PID控制器不僅具有上述作用，而且還是PLC進行內置控制的核心，它能夠通過分析Δp（預先設定的壓力與給水連接管壓力變送器之間的差值）的不同數據情況，為系統控制流程制定不同的方案。具體而言，針對Δp≠0的情況，PID控制器首先需要計算出Δp的具體數值，并根據計算結果轉變PLC的輸出值，在這一過程中，變頻器的輸出頻率也隨之改變，進而達到控制連接管給水壓力的目的;針對Δp=0的情況，PID控制器不再需要計算出Δp的具體數值，因此PLC的輸出值和變頻器的輸出頻率也不會發生改變，水泵電機能夠保持原來的狀態繼續運行。值得注意的是，工作人員在自動化水泵供水控制系統的運行過程中，應該時刻關注變頻器的輸出值，一旦發現輸出值低于50赫茲的情況，應該立即切換電網，使該數值盡快恢復到正常狀態。

2 自動化水泵供水控制系統的設計

2.1 控制系統的模式選擇

上面針對自動化水泵供水控制系統的運行原理進行了簡單介紹，可以發現，這種系統在運行過程中整體符合簡單高效的原則。為了使這種先進的自動化系統得到更加廣泛的應用，相關人員在設計過程中也需要考慮各種不同的情況。目前，我國在自動化水泵供水控制系統的選擇上，主要涉及到以下三種模式，下面將對此進行詳細論述。

2.1.1 手動控制模式

在手動控制模式下，自動化水泵供水控制系統中相關設備的啟動和停止是由操作人員負責的，因此這種控制模式需要在相關設備的控制箱中安裝選擇開關。另外，針對系統中的變頻器操作模板，工作人員可以根據自身需要和具體情況進行手動控制或者自動控制，具有較強的靈活性。值得注意的是，手動控制模式對于工作人員專業素質和各種技能的要求較高，即工作人員在作業過程中首先需要針對水泵運行情況和現場狀況進行詳細了解，之后根據上述判斷結果選擇需要開啟的水泵，并且需要借助變頻器設置水泵的具體運行效率。一般而言，針對水泵運轉時間大于24小時的情況，需要操作人員手動轉換其他水泵的運行，確保整體系統持續處于高效運作中。另外，與其它控制模式相比，手動控制模式的典型優勢在于，操作人員能夠定期開展設備檢查工作，并對其中出現的問題進行及時維修。

2.1.2 PLC控制模式

現階段在水資源供應領域中，政府部門對于水泵供水系統的最大要求在于經濟實用、運行可靠、高效節能。因此，工作人員在設計自動化水泵供水控制系統時，可以選擇借助變頻器實現對于水泵的調控運行，其中最核心也最主要的模式就是PLC控制模式。在PLC控制模式下，其中的主要組成部分包括PLC、PID智能調節器以及壓力變送器等，能夠發揮采集數據和控制設備等功能。在具體的作業過程中，PLC需要在水泵開啟之前，對水泵的累計運行時間和之前的運行參數進行綜合分析，進而自動選擇出恰當的水泵啟動方式。一般而言，PLC控制模式會優先啟動運行時間短且運行狀態好的水泵，這樣才能避免出現因水泵運行時間過長或者持續不運行而導致的各種問題。另外，PLC需要接收PID智能控制器和壓力傳送器等產生的各種信號，并將其與其他相關的數據信息結合在一起進行累計計算，實現更加良好的控制效果。當然，這種自動化的作業過程并不意味著工作人員無法插手其中的任何操作，PLC控制模式還具有一個隱藏功能，即針對中央控制層的指令修改自身的控制方案，進而達到優化控制效果的目的。因此，為了使工作人員及時了解水泵的具體運行情況，自動化水泵供水控制系統在安裝時會配備一臺觸摸屏，這樣工作人員能夠根據水泵的運行狀況以及自身的判斷修改PLC中的參數，使其作用效果達到最佳。

2.1.3 中央控制系統

作為自動化水泵供水控制系統的“大本營”，中央控制系統的主要組成部分僅僅包括設備開關和設備控制畫面，但它能夠發揮宏觀調度的作用，進而實現對于整體系統的全面控制。具體而言，中央控制系統的作用不止于此，它在整體系統運行的各個時間段都進行了相應的調度：第一，中央控制系統能夠遠程設置變頻器的輸出值、頻率等，進而改變供水系統的控制流程;第二，中央控制系統能夠針對系統運行過程中出現的各種數據信息進行集合統計，并針對不同的工藝參數值進行具體分析，這一操作能夠將其中有問題的部分及時反饋給工作人員，因此在很大程度上優化了系統的運行狀態;第三，中央控制系統為工作人員展示著自動化水泵供水控制系統中各個設備的運行狀態以及運行過程中數據信息的變動情況，對于系統運行出現的故障也能及時發布報警信號，以便于工作人員開展應對措施，確保整體系統的持續高效運行。

2.2 軟硬件的配置問題

作為自動化水泵供水控制系統的關鍵部分，PLC不僅能夠對各種信號進行采集和輸入、實現數據交換，而且能夠直接影響水泵壓力的穩定程度，因此工作人員需要為PLC配置合適的軟件設備與硬件設備，確保其在自動化水泵供水控制系統的作用充分發揮。值得注意的是，市場上售賣PLC的商家眾多，很多PLC的質量也是良莠不齊，因此工作人員在采購PLC設備的過程中，應該加強辨別能力，并根據供水情況和實際需要進行選擇。

具體而言，在自動化水泵供水控制系統的硬件方面，工作人員需要重點關注對于PLC設備、計算機數據傳感器、LED顯示屏以及電信工控器的選擇和配置。究其原因，在于PLC能夠將采集和接收到的各種信號進行放大運行，并逐一判斷這些信號的作業現場和具體類型，但是PLC發揮上述功能的前提是需要傳感器、LED顯示屏等各種硬件的支持。除此之外，為了及時明確水泵的運行情況、對系統作業環境實施整體控制，工作人員需要在水泵作業現場安裝適當數量的攝像頭以及與攝像頭相關聯的數據備份設備，這也是工作人員需要采購的重要硬件設備。

在自動化水泵供水控制系統的軟件方面，工作人員需要重點關注對于網絡接口和遠程調控程序的安裝和配置，這些軟件系統不僅能夠掌握閥門的開關位置、輔助水泵的開啟和停止工作，而且能夠及時獲取并傳遞系統運行過程中的水位信號、水泵壓力以及管道流量等，方便工作人員快速進行分析和處理。

3 自動化水泵供水控制系統的基本環節

自動化水泵供水控制系統的基本環節包括排真空、操控閘門閥門、監控水位和流量以及傳輸數據等。具體而言，排真空工作首先需要借助真空檢測器對水泵中的真空度進行檢測，之后根據測量數據排除水泵中的空氣，確保其中的真空度達到系統標準。這一工作環節主要是為了穩定水泵的導水壓力，確保其在作業過程中不會出現任何問題;控制閘門閥門的工作即為控制閘門和閥門的開啟和關閉，尤其是在水泵開始或者結束作業時應該降低閘門和閥門的開啟速度，確保水流對于水泵的沖擊影響降至最低;監控水位和流量的工作就是在系統運行過程中檢測相關的水位信息和流量信息，并通過分析這些數據信息實現對于系統的控制;傳輸數據的工作主要就是將已經獲取的數據信息進行傳輸，使其完整呈現在LED顯示屏上，但是在傳輸的過程中需要注意防水和隱蔽，避免出現由于硬物毀損線路導致數據無法傳輸的問題。

4 小結

綜上所述，自動化技術在我國水資源供應領域已經得到了廣泛應用，這對于提高供水效率、實現節能減排具有重要的意義。基于此，相關部門應該針對自動化水泵供水控制系統的運行原理、設計流程以及基本環節進行深入了解，根據實際需求選擇科學的控制方式，并為系統配置合適的軟件硬件設備，確保該系統的持續高效運行。

參考文獻

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