泵站機電自動化控制技術應用研究

馬新涌

（山東省調水工程運行維護中心棘洪灘水庫管理站，山東 青島 266109）

自動化控制技術作為現階段實踐中被廣泛利用的高新技術之一，在應用過程中產生了巨大的價值。水資源是我國生產、生活實踐中的重要資源，分布極為不均。從資源利用的角度來看，我國水資源存在著相對緊張的局面。為了解決水資源空間分布不均的情況，泵站機電自動化控制技術十分重要。筆者結合目前的調水工程運營實踐進行分析，其實際價值發揮和泵站機組設備的配合效果有顯著關系[1]。對我國目前使用的泵站進行調查分析可知，其大多興建于20世紀60年代，這些泵站在運行的過程中嚴重依賴操作員的經驗，而且為了保證泵站的持續、穩定運行，一般需要消耗大量的人力、物力。不僅如此，這種方式還存在著效率低、質量差等顯著問題。在技術不斷進步的大環境下，自動化技術在泵站控制中的應用表現越來越突出，分析研究泵站在工作實踐中的機電自動化控制，有利于提升泵站的工作實效。

1 泵站機電自動化控制技術的發展現狀及功能

對泵站的工作實踐進行分析會發現自動化控制技術在其中的應用經歷了一個過程，而且自動化技術的具體使用呈現出了發展的態勢，且這種發展與泵站自動化控制需求息息相關。

1.1 泵站機電自動化控制技術的發展現狀

要明確泵站機電自動化控制技術的利用現狀，首先需要對泵站有全面的認知。所謂的泵站具體指的是設置了綜合設施的房屋，一般來講，這個房屋會配置水電機組、電力設施、管道，而且為了保證設備的安全，還會在房間上配置閘門。對我國的泵站機電自動化控制技術應用進行分析，其主要經歷了3個階段，分別是20世紀80年代、20世紀90年代和20世紀末期[2]。分析研究我國泵站機電自動化技術的具體發展，其與人們利用電子技術改善泵站運行狀態有顯著的關系。在不斷滿足需求的基礎上，泵站機電的自動化控制不斷完善，從機械電氣化逐步向自動化控制轉變。

泵站機電自動化控制技術的有效應用非常重要。因為有強大且不斷發展的科學技術作支撐，當前我國的泵機自動化控制處在世界領先的位置[3]。總的來說，現階段我國雖然在泵站機電自動化控制方面取得了不錯的成績，但是依然需要進一步完善。

1.2 泵站機電自動化控制技術的功能

在技術的具體使用中，自動化技術的應用保證了油箱、電機和泵的有效連接。在這個過程中，自動化技術利用閥門、電閘等多種裝置實現了對泵站的自動化控制。結合當前的泵站機電自動化控制技術應用可知其有幾種顯著的功能，具體表現在基本功能、高級功能以及修飾性功能[4]。在這3種功能當中，基本功能是指為了保證基本操作的效果而需要實施的功能，比如在實踐中的數據采集、機組的控制等。高級功能所包含的內容比較多，具體有應急機制、自動化控制技術的應用調節等。修飾性功能具體分析來看，其具體指的是依靠人體的感知，如觸覺、視覺等實現人機信息交換。泵站機電自動化控制技術的3種功能是相輔相成且互相影響的，無法實現獨立存在。不僅如此，在研究中發現泵站機電自動化控制技術3種功能的實現必須要以信息技術為基礎，即在信息技術基礎上進行內部的轉換與遞進，這樣，自動化控制效果才會更加突出。總的來講，泵站機電自動化控制技術在實踐中要發揮突出作用，必須要滿足3方面功能，這樣，技術應用的可靠性表現才會更加突出。

2 泵站機電自動化控制技術的應用優勢及改善途徑

對泵站機電自動化控制技術的有效應用進行分析，發現其存在著顯著優勢，而且在實踐中通過改善應用途徑，機電自動化控制技術的實踐價值會更加突出。

2.1 泵站機電自動化控制技術應用優勢

高新技術和自動化技術的廣泛應用正在逐漸取代人工生產，在高新技術和自動化技術普遍應用的大環境下，生產、工作效率獲得了顯著的提升[5]。就泵站機電自動化控制技術的具體利用來看，其逐漸完善無論是對企業的工作效率還是工作質量都有非常重要的作用。泵站機電自動化控制技術具體是通過準確讀取信息來源實現對機械的自動化操作，靈敏度和準確性是最為顯著的特征。其可以擺脫人類主觀方面因素的影響，從而保證泵站在信息處理方面的規范性和程序性，這樣諸多負面因素對泵站的影響會得到規避，泵站運行的效率以及質量會明顯提升。

泵站機電設備自動化控制技術的使用極大減輕了人類的操作負擔，在自動化控制技術應用的情況下，現場設備運行的穩定性、可靠性以及安全性有了顯著提升。設備所帶的自動預警裝置以及檢測裝置等有效減輕了設備運行的風險，從而使設備的使用壽命以及運行周期獲得了延長[6]。不僅如此，泵站自動化控制技術的使用對設備的維修和保養也是非常有利的，因為自動化控制調整和改善了設備的運行狀態，實現了設備的自動檢測，這樣，開展設備的整體維修等工作會更具針對性，其所消耗的資源等會得到有效控制。簡言之，泵站機電自動化控制技術的使用在人力、物力、財力控制等方面具有突出的現實效果，這對實現當前設備應用的經濟性有顯著幫助。

2.2 泵站機電自動化控制技術改善途徑

泵站機電自動化控制技術的應用要獲得預期的效果，需要對其具體運行進行改善。泵站機電自動化控制技術在應用中要保持控制效果的優化，需要加強自動化控制技術自身的復合性。目前的機電自動化包含了信息整理學、計算機程序等比較多的內容[7]。就21世紀的人類社會發展來看，智能化和自動化是主要的發展趨勢，在這種趨勢下，人們對生活和工作的具體要求也發生了顯著的變化。在這種變化下，泵站機電自動化控制技術的應用需要強調如下幾點。

1）加強機電自動化與智能化的結合，從而使機電自動化控制逐漸轉向智能領域的自動化控制。現階段智能化應用的顯著特點是性能高、運行快和應用廣，這些特征使得智能領域的自動化控制具備了更加突出的應用實效，所以基于智能化開發自動化控制系統成了目前的泵站機電自動化控制技術發展主流。

2）泵站機電自動化控制技術的發展和應用需要深入應用網絡這一現代化平臺。結合現階段的遠程控制實踐可知，網絡在遠程控制中的作用是不可小覷的。因此，在自動化控制終端開發中需要強調網絡的運用，這樣，遠程控制的實際效果會更加突出。

3）關注泵站機電自動化控制技術的自動化發展與綠色化發展。在泵站機電自動化控制技術發展的過程中強調機電系統與人力之間的關系，重視二者的聯合，這樣可以實現自動化控制產品的綠色與生態[8]。

3 泵站機電自動化控制的調節策略

在明確了泵站機電自動化控制技術的應用優勢和應用改善途徑后，對具體的泵站機電自動化控制進行調節，這對于更好地發揮自動化控制優勢有突出的現實意義。就目前的分析來看，在自動化控制調節實踐中，如下工作是必須要強調的。

3.1 泵站自動化的設計原則

為了保證技術的應用效果，需要對自動化控制的設計原則進行明確。以實際項目的開展為例，設計原則主要有3個：1）堅持實踐原則。即從項目本身的實際情況入手對泵站的自動化過程進行系統的設計，同時在設計的過程中要對資金、技術以及人員的具體配置等進行考慮。在設計時，必須要強調實踐，不能因為貪大求全而設計出與實踐不相符的技術。就目前的實踐設計而言，從自動化程度的差異出發可以設計數據采集型、部分系統自動型和綜合自動型3種形式。2）先進性和可靠性原則。在進行設計的時候，要以可靠性為核心展開相關的研究與分析，并對設備、元件等進行選擇與利用，這樣，可以規避設計實踐中出現全面開花以及華而不實的問題。在設計實踐中，基于可靠性強調設備選擇與利用的先進性以及前瞻性，這樣，最終的泵站自動化設計實效會更加突出。3）效益最大化原則。泵站自動化和其他的經濟活動一樣，也需要以效益最大化為基本目標。結合目前的實踐進行分析，在泵站自動化控制技術的應用實踐中，如果無法達到效益的最大化，勢必會出現浪費資源的問題。

3.2 泵站的優化控制

在加壓泵站控制的過程中，一般會利用具有實效性的控制規則，在規則應用的基礎上水會處在安全范圍之內，而且會在控制的范圍之內讓其發揮最大效能[9]。對加壓泵的具體控制在實踐中要發揮其有效性，水泵機組的工作狀態變化需要滿足相應的控制條件，比如工作機組的數量以及功率等需要在要求范圍內。

利用機電自動控制技術，使智能水泵機組控制系統和傳統的控制模式相結合，可以實現水泵機組的PID自動化控制。在控制實踐中，利用模糊控制策略會實現對泵站機電的整體控制。就PID控制策略的具體實施來看，其實現了機組的變頻控制，具體的控制示意圖如圖1所示。

圖1 控制示意圖

基于示意圖進行具體分析，在泵站機電自動化控制系統應用的過程中會進行系統進水和出水量的計算，同時會通過PID實現機組的變頻調節。在實踐中，“是否運行”的具體判斷是泵站自動化控制技術應用過程中的關鍵。結合實驗模擬進行分析會發現在出水量的設置值比較低的時候，控制系統在控制實踐中會頻繁執行控制過程，這種情況下機組切換的次數會比較多，會引發能源浪費問題。在條件設置比較高的時候，系統的實時調節性會顯著降低，而這種情況也不利于預期控制效果的完成。基于上述的條件，參數設置高或者低都是非常不利的。因此，在實踐中需要合理地進行出水、進水量的設置，這樣，在利用PID進行控制的時候，變頻調節的效果會更加顯著。

3.3 自動化控制

在泵站機電自動化控制技術的應用實踐中，自動化控制是非常重要的內容。就自動化控制實踐來看，其具體指的是泵站機電控制過程中所有情況的集合，在所有情況判斷的基礎上會給出控制的具體策略。在泵站中，自動化控制不用建立被控制對象模型，其會基于出水量的具體結果進行參考數值的設置，進而達到控制的目的[10]。另外，在泵站機電自動化控制技術的具體利用中不需要精確的控制模型，對于動態特性不強的泵站出入水量非常合適。此外，基于PID的自動化控制策略需要保證穩定性，這樣，其調節作用才會更加突出。

3.4 自動化控制系統

在泵站機電自動化控制中，發揮關鍵作用的系統便是自動化控制系統，所以對自動化控制系統進行設計分析與優化有突出的現實價值。就自動化控制系統的屬性分析來看，其屬于計算機控制，不過在具體的控制應用中，其存在著多種控制策略。對目前的泵站出入水量控制進行分析發現其主要有兩個，對比實際注水量和泵站設定的范圍值會出現一個具有差異的數值，其便是偏差系數。在偏差系數的基礎上對計算機控制系統的偏差率進行確定，這樣，計算機控制系統設計與應用的實際效果會更加顯著。在出水設定的時候采用自動控制系統，這樣能夠獲得一個具有統一性的集合。在這個集合中進行變量范圍的確定，并保證數字的精確性，這樣便可以生成控制數據。讓數字信息處理工作在計算機的內部進行，如此一來便可以獲取控制的具體方法。在獲得策略數據之后對相應的規則進行改變，并在優化規則的基礎上強調模糊處理，最終便可以獲得泵站的控制值。基于模糊處理的利用獲取控制的集合，并從輸出的數據當中獲取能夠代表集合的精準定量，最終便可以獲得最優化之后的控制結果。

4 結語

綜上所述，泵站電機自動化控制技術的利用對泵站的運行效果有顯著的影響，所以在高效、穩定、持續的要求之下，積極推動泵站機電自動化控制有突出的現實價值。筆者詳細分析了泵站機電自動化控制技術的發展以及功能，探討了自動化控制技術應用的優勢和效果提升途徑，提出了泵站機電自動化控制基礎應用的具體調節策略。