PLC 在泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

馮海軍

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

由于PLC 控制系統(tǒng)在以前單級(jí)的繼電器上引入了更加先進(jìn)的數(shù)字化控制技術(shù)，所以其在應(yīng)用中具有智能化強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所適用的范圍也比較廣。特別是將此技術(shù)應(yīng)用在泵站控制系統(tǒng)中，能夠?yàn)橹袊?guó)城市化建設(shè)提供一定的幫助。

1 PLC 的特點(diǎn)和概念

PLC 全稱(chēng)為“可編程控制技術(shù)”，屬于現(xiàn)階段一種應(yīng)用數(shù)字計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備有效操作的電子系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)可以根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)的具體需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，應(yīng)用可編程存儲(chǔ)器，保證內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算的有效性。通過(guò)流程控制和運(yùn)算等相關(guān)功能完成操作，然后通過(guò)模擬和數(shù)字信號(hào)的輸入和輸出，保證各種生產(chǎn)操作的合理性?，F(xiàn)如今，PLC 在工業(yè)生產(chǎn)控制過(guò)程中已經(jīng)得到有效應(yīng)用，并且其應(yīng)用的范圍也比較廣泛，在多種復(fù)雜的工業(yè)生中也得到了一定應(yīng)用，具有非常好的作用價(jià)值[1]。PLC 控制技術(shù)具有成本低和自身性能非常強(qiáng)大的特點(diǎn)。PLC 功能會(huì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不斷完善，這在一定程度上增強(qiáng)了PLC 的適用性，實(shí)現(xiàn)對(duì)大量信息的有效處理，從而進(jìn)一步提高設(shè)備的運(yùn)行效率。其次，PLC 能夠與通信技術(shù)有效結(jié)合，這主要是因?yàn)镻LC 技術(shù)和通信技術(shù)的融合度高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的準(zhǔn)確傳輸。

2 泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

2.1 集中式處理系統(tǒng)

在對(duì)集中式處理系統(tǒng)的功能作用進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和處理，實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信。此系統(tǒng)還可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)水泵站的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，采集和處理系統(tǒng)運(yùn)行中的參數(shù)，通過(guò)分析計(jì)算，將結(jié)果用于水泵站的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行和操作，保障監(jiān)督的全面性。此系統(tǒng)，通常在全泵站只可以設(shè)置1 臺(tái)或者是2 臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)泵站的集中化監(jiān)視。

2.2 分層分布式處理系統(tǒng)

一般情況下，分布式系統(tǒng)在運(yùn)行中的基本要求為資源是獨(dú)立和相互的，操作人員能夠按功能和對(duì)象等構(gòu)成完善的應(yīng)用系。在分層控制理論上，可以多角度掌握控制方法，通過(guò)對(duì)各子系統(tǒng)控制中心的全面監(jiān)督和控制，保證結(jié)果信息反饋流向的準(zhǔn)確性。同時(shí)，還要對(duì)所采集的信息進(jìn)行整合，屬于中央集權(quán)性質(zhì)非常強(qiáng)的系統(tǒng)。

3 PLC 控制設(shè)備對(duì)選型和功能的要求

3.1 主控級(jí)設(shè)備與功能要求

在對(duì)泵站的主控制系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中的內(nèi)容較多。要想保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)和備份的監(jiān)控。計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中要自動(dòng)接管所有的操作工作站，保證監(jiān)控主機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。其中的2 個(gè)主機(jī)可以同時(shí)使用，在此基礎(chǔ)上值班操作人員還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算與處理，加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的有效管理。

特別是PLC 在泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)表的打印，還能夠強(qiáng)化控制的功能，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警。此外，整個(gè)泵站在運(yùn)行中，要想對(duì)其進(jìn)行有效控制，需通過(guò)對(duì)鼠標(biāo)與鍵盤(pán)的有效應(yīng)用，強(qiáng)化顯示器的功能，進(jìn)而獲得各種信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)原有系統(tǒng)的深入開(kāi)發(fā)。

3.2 現(xiàn)控級(jí)設(shè)備的功能要求

現(xiàn)如今，隨著各種先進(jìn)技術(shù)在泵站中的應(yīng)用，可以對(duì)自控制單元進(jìn)行有效控制，并且還具有非常好的自檢功能。但是，當(dāng)前其在發(fā)生故障時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，進(jìn)而保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。不同系列的PLC 技術(shù)功能作用不同，具有非常多的通信方式[2]。比如，某個(gè)項(xiàng)目選擇了自動(dòng)化強(qiáng)的RS485 通信模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的有效控制，保證裝置和PLC 控制柜安裝的準(zhǔn)確性，將其應(yīng)用到每個(gè)單元，科學(xué)安排在泵室中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集。在此設(shè)計(jì)中，PLC 控制柜使用了專(zhuān)用的RS485 通信模塊，具有非常好的通信性，泵與電機(jī)的各種自動(dòng)部件都具有非常強(qiáng)的自動(dòng)化功能。

4 PLC 在泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用要點(diǎn)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC 的有效應(yīng)用，需要對(duì)泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的故障。比如，某個(gè)泵站在建設(shè)中，裝設(shè)了6 臺(tái)機(jī)組和2 臺(tái)變壓器，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)用PLC 技術(shù)的有效應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上構(gòu)成此站自動(dòng)監(jiān)視控制系統(tǒng)，科學(xué)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制方式，加強(qiáng)PLC在泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用，為此系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

4.1 選擇控制方向和控制點(diǎn)類(lèi)型

在應(yīng)用PLC 前，要在泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)上對(duì)監(jiān)視目標(biāo)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，保證全計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，所有采節(jié)點(diǎn)參數(shù)要保證齊全，也就是所涉及的監(jiān)控點(diǎn)，盡量放入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，進(jìn)而達(dá)到實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。

因此，在對(duì)泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行完善和設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要規(guī)范自身的操作，還需要對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種開(kāi)關(guān)位置的科學(xué)化設(shè)置，對(duì)水位、壓力、電壓和功率等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確確定。在具體的設(shè)計(jì)中，要選用合理的模塊，通過(guò)對(duì)各種開(kāi)關(guān)和輸出裝置的科學(xué)設(shè)置，保證網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 加強(qiáng)對(duì)各類(lèi)型參數(shù)點(diǎn)數(shù)的計(jì)算

工作人員要明確計(jì)算參數(shù)點(diǎn)數(shù)的目的，主要是為了對(duì)各類(lèi)模塊的實(shí)際數(shù)量進(jìn)行選用，便于組盤(pán)計(jì)算不同類(lèi)型的參數(shù)點(diǎn)數(shù)，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。結(jié)合泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，確定PLC 的類(lèi)型。如果其中的參數(shù)比較多，最好選用成熟便于組成的大型系統(tǒng)PLC。如果其中的參數(shù)較少，需要加強(qiáng)對(duì)專(zhuān)用小型PLC 的有效應(yīng)用。比如，在應(yīng)用模塊化系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要確定采用的模件I/O 點(diǎn)數(shù)，計(jì)算出模件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化。

4.3 數(shù)據(jù)處理

在主計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中，要及時(shí)更新實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)，加強(qiáng)對(duì)泵站的自動(dòng)化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的存盤(pán)和保存，整合歷史數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上保證相關(guān)數(shù)據(jù)的連續(xù)性。同時(shí)，在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)，需要分析和處理所收集的不同LCU 數(shù)據(jù)，對(duì)脈沖記度和維護(hù)管理統(tǒng)計(jì)等多種內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。要注意監(jiān)視的類(lèi)型，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析，明確受控狀態(tài)變化[3]。

如果監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)了異常情況，會(huì)馬上進(jìn)行報(bào)警處理。同時(shí)，還要注意對(duì)故障和報(bào)警報(bào)告系統(tǒng)的完善和設(shè)計(jì)。主要是因?yàn)楣收峡墒褂脙杉?jí)報(bào)警優(yōu)先權(quán)，也就是紅色和黃色。紅色表示高級(jí)優(yōu)先，當(dāng)一個(gè)主設(shè)備出現(xiàn)故障，一般會(huì)禁止所有的控制輸出工作，進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，及時(shí)顯示及記錄打印中的故障類(lèi)型，完善解決方案；黃色表示警告，這就要求操作人員對(duì)其中的故障進(jìn)行糾正，按照?qǐng)?bào)警的時(shí)間和先后順序，將其打印出來(lái)。

4.4 做好泵站運(yùn)行指導(dǎo)工作

當(dāng)開(kāi)啟或者是停止指令下達(dá)完后，監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動(dòng)顯示打開(kāi)，或者是停止監(jiān)控畫(huà)面。在此過(guò)程中，監(jiān)控系統(tǒng)圖表和圖像可以更加全面地顯示泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，讓其可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換為安全的狀態(tài)。如果遇到特殊情況，需要閉環(huán)自動(dòng)控制操作。同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)還需要自動(dòng)識(shí)別不同的開(kāi)啟和停止方式，進(jìn)而做出相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)。PLC 在泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠?qū)ζ渲械墓收线M(jìn)行準(zhǔn)確顯示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的事故，找出事故發(fā)生的原因，完善解決方案。此外，系統(tǒng)在開(kāi)機(jī)運(yùn)行前一般要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試和試運(yùn)行后，等到其確認(rèn)無(wú)誤，才可以讓機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行72 h，并且檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性也非常強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的綜合性監(jiān)督。

5 應(yīng)用情況

5.1 集水池控制中的應(yīng)用

泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，與集水池的實(shí)際水位高低存在直接關(guān)系。目前，集水池中主要有3 類(lèi)選擇模式，首先是正常模式，也就是通過(guò)PLC，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)內(nèi)容的自由控制；此外2 類(lèi)是雨天和暴雨，在這2 類(lèi)模式下不能進(jìn)行自動(dòng)控制，需要由人工對(duì)其進(jìn)行控制，一般需要剩余一臺(tái)污水泵將其作為備用，其余的均投入污水處理中，不斷提高污水處理速率[4]。

但是，受一些客觀因素的影響，集水池在設(shè)計(jì)中還存在一定的問(wèn)題，泵數(shù)并不能進(jìn)行準(zhǔn)確確定，這會(huì)對(duì)集水池處理的質(zhì)量帶來(lái)影響。因此，需要結(jié)合泵站的實(shí)際情況，對(duì)泵進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，結(jié)合集水池的水位，向PLC 傳輸關(guān)鍵的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)PLC 分析信號(hào)后；然后傳輸?shù)娇刂浦行模缧枰颖?，主要由PLC 協(xié)助，選擇出無(wú)故障的污水泵，更加迅速地轉(zhuǎn)為開(kāi)啟狀態(tài)[5]。

在減泵的時(shí)候，需要停止運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的污水泵，在此過(guò)程中，要保持間隔啟動(dòng)時(shí)間在20 s 上。主要是為了防止污水泵受到影響，保證集水池信息傳輸?shù)挠行浴?/p>

5.2 格柵池控制中的應(yīng)用

由于格柵池的運(yùn)行情況非常敏感，如果存在一定的啟動(dòng)條件，就可以投入運(yùn)行，所以在對(duì)格柵池進(jìn)行控制時(shí)，一定要體現(xiàn)高性能的自動(dòng)化。當(dāng)格柵池運(yùn)行時(shí)，如果控制不到位，就會(huì)導(dǎo)致格柵池停止運(yùn)行，并不利于對(duì)污水的有效處理。尤其是在PLC 支持下，可以對(duì)誤差進(jìn)行隨時(shí)控制，保證PLC 技術(shù)應(yīng)用的合理性，強(qiáng)化格柵池的控制能力[6]。

5.3 運(yùn)行設(shè)置中的應(yīng)用

泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)在運(yùn)行中，需要經(jīng)過(guò)基本的PLC 處理，主要是為了確保參數(shù)設(shè)置的準(zhǔn)確性。一般情況下，運(yùn)行設(shè)置主要分為4 項(xiàng)[7]：①白天設(shè)置。主要應(yīng)用PLC 對(duì)2 組格柵進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行，采取措施通過(guò)控制液位差對(duì)格柵啟動(dòng)進(jìn)行干預(yù)，在此基礎(chǔ)上積極發(fā)揮2 組格柵自動(dòng)化的特點(diǎn)。PLC 技術(shù)在白天模式中的有效應(yīng)用，可以最大數(shù)量及時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行泵，更好地控制污水泵的啟動(dòng)。②夜間設(shè)置。由于夜間和白天情況基本一致，其在參數(shù)值上存在差異。③暴雨的設(shè)置。首先需要關(guān)閉進(jìn)水裝置，適當(dāng)降低污水泵中的水位，通過(guò)對(duì)PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用，將其中的水位控制在標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)以下，等水位達(dá)到標(biāo)線(xiàn)時(shí)，PLC 就會(huì)停止工作，保證污水泵自動(dòng)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。④雨天設(shè)置。雨天環(huán)境中，泵站自動(dòng)化系統(tǒng)中的進(jìn)水裝置主要呈現(xiàn)關(guān)閉動(dòng)作，等進(jìn)水裝置關(guān)閉后，結(jié)合具體的順序，及時(shí)開(kāi)啟進(jìn)水閘，進(jìn)而保障運(yùn)行設(shè)置的有效性。

6 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，PLC在中國(guó)泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了有效應(yīng)用。此控制技術(shù)具有比較好的靈活多樣性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)，通過(guò)全面監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的故障問(wèn)題，在減輕泵站設(shè)備維護(hù)時(shí)間和成本的同時(shí)，保證泵站控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，從而進(jìn)一步促進(jìn)中國(guó)泵站的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程。