計算機(jī)自動控制系統(tǒng)在泵站運(yùn)行管理中的應(yīng)用

王寅寅

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)得到較大的進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，計算機(jī)技術(shù)自動控制系統(tǒng)也得以不斷完善，其服務(wù)質(zhì)量也不斷的提升。本文從泵站計算機(jī)自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成入手，對計算機(jī)自動化系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行了分析，重點(diǎn)介紹了計算機(jī)系統(tǒng)在泵站運(yùn)行管理中的應(yīng)用以及在應(yīng)用中需注意的問題。

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)自動控制系統(tǒng)；構(gòu)成；控制方式；泵站運(yùn)行管理；應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與社會的不斷進(jìn)步，城市化和工業(yè)化的速度不斷提升，為滿足城市化和工業(yè)化的發(fā)展需要，越來越多的泵站工程得以建設(shè)。但是我國泵站自動化水平低下，泵站工程建設(shè)主要考慮生產(chǎn)需要和投資節(jié)約的事宜，而忽略了泵站工程的能量消耗和運(yùn)行費(fèi)用，導(dǎo)致不少泵站工程長期低效運(yùn)行，造成能耗增加與運(yùn)行費(fèi)用居高不下。因此，為減少泵站的能量消耗，實現(xiàn)泵站經(jīng)濟(jì)節(jié)能的運(yùn)行而研究泵站的優(yōu)化調(diào)度具有重要意義。為了更好地使泵站快速高效的運(yùn)行，很多水利部門將計算機(jī)自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用于泵站運(yùn)行管理中。

一、計算機(jī)自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成

整個自動化系統(tǒng)分為三層：信息層，控制層，設(shè)備層。

信息層位于中央控制室，利用易控（INSPEC）組態(tài)軟件設(shè)計完成整個監(jiān)控系統(tǒng)的圖形界面，以及監(jiān)控數(shù)據(jù)報表等?？蓪θ谜旧a(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集以及集中控制，設(shè)有上位機(jī)2臺（工程師站、操作員站各一臺）以及相關(guān)打印機(jī)與不間斷電源UPS，上位機(jī)通過以太網(wǎng)與PLC分站連接；設(shè)有模擬屏，顯示全泵站的電力監(jiān)控情況。

控制層負(fù)責(zé)對現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)的采集，以及對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。PLC主站通過以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行連接，通過DeviceNet與遠(yuǎn)程IO子站進(jìn)行連接。

設(shè)備層由現(xiàn)場儀表、電機(jī)、閥門及其他執(zhí)行設(shè)備等組成。這些儀表設(shè)備通過24VDC開關(guān)量信號及4-20mA模擬信號與PLC遠(yuǎn)程IO站連接，把工藝參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)送到PLC，而PLC則實現(xiàn)對設(shè)備的控制。

二、泵站設(shè)備的控制方式

泵站的控制都分為三層來具體實現(xiàn)泵站運(yùn)行設(shè)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(shè)備的最高級別的控制，通過控制箱實現(xiàn)對設(shè)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(tǒng)處于待機(jī)模式，這時候整個控制系統(tǒng)就被屏蔽了，失去了對設(shè)備的控制能力，所有設(shè)備只能通過手動操作來完成，這個時候工作人員可以對設(shè)備的主控制箱進(jìn)行檢查和維修。主控制箱控制著大部分的泵站設(shè)備運(yùn)行。所以基本控制的內(nèi)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(yōu)先級高于中央控制，利用PLC的邏輯控制功能，提供設(shè)備的自動控制及關(guān)聯(lián)設(shè)備的聯(lián)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(jiān)控計算機(jī)屏幕，PLC能根據(jù)監(jiān)控計算機(jī)發(fā)出的指令及預(yù)先制定的規(guī)則和調(diào)節(jié)方法自動控制現(xiàn)場設(shè)備。

3.中央控制

中央控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是實現(xiàn)系統(tǒng)的整體調(diào)度，同時協(xié)調(diào)好各個泵站的機(jī)組運(yùn)行管理。系統(tǒng)根據(jù)采集到的信息.進(jìn)行中央控制并對各監(jiān)控對象進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證整個系統(tǒng)處于優(yōu)化狀態(tài).并處理局部的或整個泵站的停機(jī)或其他事故。系統(tǒng)根據(jù)各泵組及水位的實際情況和預(yù)先的設(shè)定控制整個工程設(shè)備。

三、計算機(jī)自動控制系統(tǒng)的性能

首先，開關(guān)信號的處理。開關(guān)的使用關(guān)系到實際管理泵站的運(yùn)行情況。在按下開關(guān)時整個所屬的機(jī)組是否按開關(guān)來運(yùn)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(guān)按鈕。操作人員及時的發(fā)現(xiàn)了這個問題，并且進(jìn)行了糾正處理?？墒菣C(jī)組還是按照最開始操作來完成機(jī)組運(yùn)行，這時候?qū)a(chǎn)生重大的操作失誤，對以下的各個泵站運(yùn)行產(chǎn)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(guān)按鈕時計算機(jī)會根據(jù)對按鈕按下的時間力度進(jìn)行自動分析，并且在確定是真的需要打開開關(guān)時也會有一個延遲執(zhí)行的過程。這就對開關(guān)的是否執(zhí)行進(jìn)行了雙保險的操作過程。

然后，模擬數(shù)據(jù)量的處理。很多情況下傳送來的數(shù)據(jù)是有一定的誤差的，不管是系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)錯誤還是水位感應(yīng)器有東西遮擋而導(dǎo)致的水位測量偏差等。這時候就必須要經(jīng)過模擬數(shù)據(jù)的處理過程。如果不去處理就直接的啟動了，報警系統(tǒng)會給整個泵站的管理帶來混亂，最重要的是當(dāng)沒有達(dá)到報警水位就報警導(dǎo)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(tǒng)管理室是，都要首先送到信號緩沖地帶，進(jìn)行處理，并且有一個延遲操作的過程，來確保對預(yù)警裝置的操作的正確性。

最后，管理計數(shù)過程。由于在泵站運(yùn)行時要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。操作人員在操作時每一個操作的步驟和對每個設(shè)備的操作次數(shù)等又要經(jīng)過計數(shù)和匯總。以達(dá)到實時監(jiān)控分析的目的。通過就地控制系統(tǒng)將每一次的計數(shù)傳送到系統(tǒng)分析站點(diǎn)。然后進(jìn)行累加或是利用其他數(shù)學(xué)計算方法來完成計數(shù)的整理和分析。最終得到一個管理人員需要的數(shù)據(jù)值，為接下來的泵站系統(tǒng)管理提供數(shù)據(jù)支持。

四、計算機(jī)自動控制系統(tǒng)對過程顯示和操作的應(yīng)用

1.過程的顯示應(yīng)用

過程畫面應(yīng)按照工廠的構(gòu)筑物的走向進(jìn)行組態(tài)，以方便操作員的操作。系統(tǒng)提供多幅工廠區(qū)域畫面。系統(tǒng)提供至少50幅詳細(xì)過程畫面。過程畫面應(yīng)分成4個基本區(qū)域：①區(qū)域顯示行；②信息行；③過程顯示；④命令行。區(qū)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(rèn)的故障信息。剩余的報警儲存在一個循環(huán)的緩沖區(qū)中。確認(rèn)的報警存儲在確認(rèn)的報警報表中。命令行用于發(fā)出命令。過程畫面含有一個靜態(tài)的背景，和在畫面上顯示的動態(tài)值。每個過程畫面上可至少顯示40個動態(tài)值。

2.系統(tǒng)操作的應(yīng)用

最原始的泵站管理工作就是一個大量運(yùn)用人力的過程，這是對人員的浪費(fèi)。比如說如果發(fā)現(xiàn)一個泵站機(jī)組出現(xiàn)了小問題需要解決，主控制系統(tǒng)就會向相應(yīng)站點(diǎn)的人員發(fā)出指令要求他們?nèi)ミM(jìn)行操作并處理好?，F(xiàn)在有了計算機(jī)自動控制系統(tǒng)，就不需要這么麻煩了。主控制室的人員好、只要通過計算機(jī)自動控制系統(tǒng)的頁面顯示就可以完成。同時可以利用其功能鍵進(jìn)行一鍵操作，來完成這整個步驟，效率高而且很大程度上節(jié)約了人力的浪費(fèi)。還有就是在運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)故障，各個區(qū)域相應(yīng)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(zhǔn)確，節(jié)省時間也減少了操作人員在操作過程中出現(xiàn)錯誤的概率。

五、泵站運(yùn)行管理運(yùn)用中應(yīng)該注意的問題

首先要保證以計算機(jī)的實時監(jiān)控為主，其對于其他的監(jiān)控設(shè)備要有選擇的使用。但是也不能因為是計算機(jī)的監(jiān)控就可以放松人為監(jiān)控。計算機(jī)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(jù)自動化改造后的實際情況，將自動化系統(tǒng)有關(guān)內(nèi)容和現(xiàn)場設(shè)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(yùn)行值班人員監(jiān)視操作。在操作系統(tǒng)中設(shè)置多層防護(hù)程序，特別在合斷路器之前，必須先做好合閘前的各項準(zhǔn)備工作。否則，上位機(jī)將自動閉鎖。無法進(jìn)行下一步操作。

再者，在運(yùn)行實踐中不斷改造與自動化系統(tǒng)不相符的設(shè)備，不斷對自動化系統(tǒng)進(jìn)行完善，對相應(yīng)的軟硬件進(jìn)行升級改造，以適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。

結(jié)語

綜上所述，計算機(jī)在泵站的自動控制及其它領(lǐng)域都發(fā)揮著愈來愈重要的作用，它對提高泵群的科技含量、整體協(xié)調(diào)運(yùn)作、經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行等都起到人不能替代的作用，隨著計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，它必將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

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