泵站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

吳愛春

阿城繼電器股份有限公司，黑龍江哈爾濱 150302

0 引言

泵站自動化系統(tǒng)是泵站綜合自動化系統(tǒng)的一個組成部分物。我公司的ARB8000泵組自動化系統(tǒng)主要完成對水泵導(dǎo)葉、勵磁系統(tǒng)、斷路器、蝶閥、油壓裝置、空氣壓縮系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻水濾過器及排污閥和供水閥、軸密封冷卻水濾過器、制動閘等設(shè)備進(jìn)行程序控制，從而實(shí)現(xiàn)泵組的起機(jī)、停機(jī)等自動控制及調(diào)節(jié)功能，而且通過泵站層監(jiān)控微機(jī)能實(shí)現(xiàn)機(jī)組所有控制設(shè)備的遙控操作。對于多臺機(jī)組泵站的油壓裝置、空氣壓縮系統(tǒng)、集油箱油泵、滲漏排水泵、頂蓋排水泵一般在公共控制屏上采用PLC控制。

1 特點(diǎn)

1）采用國際著名廠商的可編程控制器和出口中間繼電器，可靠性高，抗干擾強(qiáng)，可在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定地工作；2）可擴(kuò)展性強(qiáng)，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備控制方式改變時，可方便地修改控制方式和擴(kuò)充控制設(shè)備I/O；3）可維護(hù)性強(qiáng)，系統(tǒng)有較強(qiáng)的自診斷性，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動給出故障類型和故障部件，并自動退出故障設(shè)備的運(yùn)行；4）實(shí)現(xiàn)泵組的自動控制與操作，減輕運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，提高操作的安全性，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；5）自動采集現(xiàn)場的各種狀態(tài)開關(guān)量和模擬量，通過以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線送往當(dāng)?shù)乜刂浦髡竟┐鎯痛蛴〖巴霞壵{(diào)度系統(tǒng)交換信息；6）可控制常規(guī)或微機(jī)勵磁；7）可與當(dāng)?shù)乜刂浦髡九浜蠈?shí)現(xiàn)泵組的“三遙”功能。

2 分類

按程控器個數(shù)分為單機(jī)型、雙機(jī)熱備型兩種；按控制類型分為中控室集中控制、就地分散控制兩種。

3 構(gòu)成及功能

泵組自動化系統(tǒng)由泵組控制屏、輔機(jī)控制屏、公共設(shè)備控制屏等組成。

3.1 泵組控制屏

泵組控制屏由泵組保護(hù)測控、溫度巡檢裝置、可編程控制器、出口中間繼電器、常規(guī)顯示儀表、控制開關(guān)、信號燈、直流電源裝置等組成，如果需要可配一體化工控機(jī)，便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

3.2 泵組控制

泵組控制分為手動或自動分段程序操作，可以實(shí)現(xiàn)起動準(zhǔn)備、開蝶閥、開導(dǎo)葉、加勵磁、正常停機(jī)等功能。

當(dāng)操作人員現(xiàn)地或遠(yuǎn)方發(fā)出啟機(jī)命令后，首先檢查機(jī)組是否滿足啟機(jī)條件，如果啟機(jī)條件不滿足，則給出現(xiàn)地信號和遠(yuǎn)方信號，操作命令自動撤消，當(dāng)起機(jī)條件滿足時，程序按步驟執(zhí)行，控制勵磁投入運(yùn)行。當(dāng)某一元件發(fā)生故障使操作程序不能繼續(xù)執(zhí)行時，則發(fā)出信號，定位故障，操作命令自動撤消。

4 可編程控制器PLC

可編程控制器（簡稱PLC）是直接對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)，按照在PLC機(jī)存貯器內(nèi)存貯的程序，PLC從所連接的輸入設(shè)備上采集數(shù)據(jù)，然后再利用這些數(shù)據(jù)監(jiān)控被控制的系統(tǒng)。當(dāng)程序要求進(jìn)行控制時，PLC機(jī)就把控制數(shù)據(jù)輸出到所連接的控制設(shè)備上，使控制設(shè)備完成相應(yīng)的功能。PLC不僅可以完成簡單、重復(fù)的控制任務(wù)，而且通過通訊模塊和上位計(jì)算機(jī)相連，還可以對一個復(fù)雜的控制過程實(shí)現(xiàn)集中控制。

4.1 功能

泵站機(jī)組程序控制裝置采用可編程控制器PLC為控制主機(jī)，PLC系統(tǒng)由CPU模塊、通訊模塊、存貯器卡、I/O模塊、AD/DA模塊、電源模塊、機(jī)架、編程設(shè)備等構(gòu)成?？蓪?shí)現(xiàn)機(jī)組起停、斷路器及輔助設(shè)備的控制。

4.1.1 開關(guān)量輸入

開關(guān)量輸入信號包括控制操作信號（如程序選擇開關(guān)、實(shí)施按鈕、停機(jī)、事故停機(jī)等）和現(xiàn)場傳感器信號（如流量、壓力、液位、溫度、位置及其它設(shè)備行程開關(guān)信號等）。

4.1.2 開關(guān)量輸出

由PLC模塊輸出的大部分信號需經(jīng)過中間繼電器隔離擴(kuò)展后，分別去蝶閥、勵磁、制動閘、吸塵器、冷卻水、空壓機(jī)、油壓系統(tǒng)等設(shè)備控制箱，并發(fā)出起停等控制信號。

4.1.3 通訊功能

利用通訊口RS-422/485、CANBUS或以太網(wǎng)，機(jī)組起?？刂频娜^程直接從上位機(jī)讀出、操作、記錄、打印。

4.2 PLC的特點(diǎn)

1）可靠性高，平均無故障時間（MTBF）不小于3×104h；2）抗干擾能力強(qiáng)，可在惡劣環(huán)境下正常工作；3）輸出可不加中間環(huán)節(jié)，直接控制電磁閥和接觸器；4）采用梯形圖編程，易于掌握；5）體積小，模塊化結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展；6）可與上位計(jì)算機(jī)通訊，構(gòu)成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

4.3 應(yīng)用實(shí)例

由于PLC種類很多，現(xiàn)僅以施耐德公司的Quantum系統(tǒng)為例對自動化系統(tǒng)做以簡要說明。

Modicon TSX Quantum系統(tǒng)是具有數(shù)字量處理能力的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。Quantum具有模板化、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，用于工業(yè)和過程控制。它包括Quantum系列CPU、I/O模板、I/O接口、通訊模板、AD/DA模塊、存儲器卡、電源和底板等。

CPU是位于Quantum 本地I/O底板上的一個CPU模板。CPU是一種數(shù)字化的電子操作系統(tǒng)，它使用用戶保存在可編程存儲器中的指令進(jìn)行操作。這些指令用于實(shí)現(xiàn)一些專用功能，諸如邏輯、過程控制、算術(shù)運(yùn)算等，以通過數(shù)字量和模擬量輸出對不同類型的設(shè)備裝置和過程進(jìn)行控制。

I/O模板是電氣信號轉(zhuǎn)換器，它將送至和來自現(xiàn)場裝置的信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠處理的信號電平和格式。

電源模板用于向底板上的所有模板供電。根據(jù)系統(tǒng)的配置，電源有獨(dú)立電源、獨(dú)立可累加電源、冗余電源三種可選模式。

網(wǎng)絡(luò)接口模板有9種網(wǎng)絡(luò)接口模板，RIO主站和分站模板使用基于S908的聯(lián)網(wǎng)I/O配置?？赏ㄟ^單或雙同軸電纜通訊，最遠(yuǎn)可達(dá)1500英尺。

DIO通過Modbus Plus網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。CPU或NOMS模板可以它們的Modbus Plus端口作為網(wǎng)絡(luò)主站。

以太網(wǎng)TCP/IP模板使得Quantum控制器與采用TCP/IP事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的以太網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行通訊成為可能。

5 結(jié)論

泵組自動化系統(tǒng)的優(yōu)化，可使1個或多個泵站實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的運(yùn)行，大大減少泵站的電能損耗，從面了提高泵站的運(yùn)行效率和自動化水平，減少運(yùn)行檢修人員的勞動強(qiáng)度，真正實(shí)現(xiàn)“減員增效”的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。

[1]問澤杭，張合朋.泵站綜合自動化系統(tǒng)若干問題的探討[J].中國農(nóng)村水利水電，2002.

[2]陳虹，唐鴻儒.大型泵站綜合自動化系統(tǒng)方案研究[J].中國農(nóng)村水利水電，1998.