计算机自动控制系统在泵站运行管理中的应用

王寅寅

【摘要】随着经济的快速发展，科学技术得到较大的进步，计算机技术得到广泛的应用，在此基础上，计算机技术自动控制系统也得以不断完善，其服务质量也不断的提升。本文从泵站计算机自动控制系统的构成入手，对计算机自动化系统的控制方式进行了分析，重点介绍了计算机系统在泵站运行管理中的应用以及在应用中需注意的问题。

【关键词】计算机自动控制系统；构成；控制方式；泵站运行管理；应用

随着我国经济的快速发展与社会的不断进步，城市化和工业化的速度不断提升，为满足城市化和工业化的发展需要，越来越多的泵站工程得以建设。但是我国泵站自动化水平低下，泵站工程建设主要考虑生产需要和投资节约的事宜，而忽略了泵站工程的能量消耗和运行费用，导致不少泵站工程长期低效运行，造成能耗增加与运行费用居高不下。因此，为减少泵站的能量消耗，实现泵站经济节能的运行而研究泵站的优化调度具有重要意义。为了更好地使泵站快速高效的运行，很多水利部门将计算机自动化控制系统应用于泵站运行管理中。

一、计算机自动控制系统的构成

整个自动化系统分为三层：信息层，控制层，设备层。

信息层位于中央控制室，利用易控（INSPEC）组态软件设计完成整个监控系统的图形界面，以及监控数据报表等。可对全泵站生产数据进行收集以及集中控制，设有上位机2台（工程师站、操作员站各一台）以及相关打印机与不间断电源UPS，上位机通过以太网与PLC分站连接；设有模拟屏，显示全泵站的电力监控情况。

控制层负责对现场仪表数据的采集，以及对现场设备进行监控。PLC主站通过以太网与上位机进行连接，通过DeviceNet与远程IO子站进行连接。

设备层由现场仪表、电机、阀门及其他执行设备等组成。这些仪表设备通过24VDC开关量信号及4-20mA模拟信号与PLC远程IO站连接，把工艺参数、运行状态送到PLC，而PLC则实现对设备的控制。

二、泵站设备的控制方式

泵站的控制都分为三层来具体实现泵站运行设备的管理：基本控制、就地控制、中央控制。

1.基本控制

基本控制是所有设备的最高级别的控制，通过控制箱实现对设备的具体控制。首先把控制界面选为手动控制，使泵站的整个系统处于待机模式，这时候整个控制系统就被屏蔽了，失去了对设备的控制能力，所有设备只能通过手动操作来完成，这个时候工作人员可以对设备的主控制箱进行检查和维修。主控制箱控制着大部分的泵站设备运行。所以基本控制的内容完全可以在主控制箱里来完成。

2.就地控制

就地控制的优先级高于中央控制，利用PLC的逻辑控制功能，提供设备的自动控制及关联设备的联动、连锁控制。泵站工程的就地控制操作界面是集中控制室的监控计算机屏幕，PLC能根据监控计算机发出的指令及预先制定的规则和调节方法自动控制现场设备。

3.中央控制

中央控制系统的主要任务就是实现系统的整体调度，同时协调好各个泵站的机组运行管理。系统根据采集到的信息.进行中央控制并对各监控对象进行协调，以保证整个系统处于优化状态.并处理局部的或整个泵站的停机或其他事故。系统根据各泵组及水位的实际情况和预先的设定控制整个工程设备。

三、計算机自动控制系统的性能

首先，开关信号的处理。开关的使用关系到实际管理泵站的运行情况。在按下开关时整个所属的机组是否按开关来运行，这要有一个自动识别的过程。例如，有时候由于外界或者自身的原因不小心按下的开关按钮。操作人员及时的发现了这个问题，并且进行了纠正处理。可是机组还是按照最开始操作来完成机组运行，这时候将会产生重大的操作失误，对以下的各个泵站运行产生了极大的破坏作用，这个损失是不可估量的。所以在按下开关按钮时计算机会根据对按钮按下的时间力度进行自动分析，并且在确定是真的需要打开开关时也会有一个延迟执行的过程。这就对开关的是否执行进行了双保险的操作过程。

然后，模拟数据量的处理。很多情况下传送来的数据是有一定的误差的，不管是系统内部的数据错误还是水位感应器有东西遮挡而导致的水位测量偏差等。这时候就必须要经过模拟数据的处理过程。如果不去处理就直接的启动了，报警系统会给整个泵站的管理带来混乱，最重要的是当没有达到报警水位就报警导致操作人员打开了泵站的水阀门，那样引起的后果将非常巨大。所以在模拟信号被送到系统管理室是，都要首先送到信号缓冲地带，进行处理，并且有一个延迟操作的过程，来确保对预警装置的操作的正确性。

最后，管理计数过程。由于在泵站运行时要进行严格的监控。操作人员在操作时每一个操作的步骤和对每个设备的操作次数等又要经过计数和汇总。以达到实时监控分析的目的。通过就地控制系统将每一次的计数传送到系统分析站点。然后进行累加或是利用其他数学计算方法来完成计数的整理和分析。最终得到一个管理人员需要的数据值，为接下来的泵站系统管理提供数据支持。

四、计算机自动控制系统对过程显示和操作的应用

1.过程的显示应用

过程画面应按照工厂的构筑物的走向进行组态，以方便操作员的操作。系统提供多幅工厂区域画面。系统提供至少50幅详细过程画面。过程画面应分成4个基本区域：①区域显示行；②信息行；③过程显示；④命令行。区域显示能够方便地在平面图上移动，并能显示报警/故障信息。信息行提供两行信息，显示过去未确认的故障信息。剩余的报警储存在一个循环的缓冲区中。确认的报警存储在确认的报警报表中。命令行用于发出命令。过程画面含有一个静态的背景，和在画面上显示的动态值。每个过程画面上可至少显示40个动态值。

2.系统操作的应用

最原始的泵站管理工作就是一个大量运用人力的过程，这是对人员的浪费。比如说如果发现一个泵站机组出现了小问题需要解决，主控制系统就会向相应站点的人员发出指令要求他们去进行操作并处理好。现在有了计算机自动控制系统，就不需要这么麻烦了。主控制室的人员好、只要通过计算机自动控制系统的页面显示就可以完成。同时可以利用其功能键进行一键操作，来完成这整个步骤，效率高而且很大程度上节约了人力的浪费。还有就是在运行过程中一旦出现故障，各个区域相应的报警灯就会闪烁。而操作员完全可以通过故障解除指南一步一步的完成故障的排除工作。整个整个故障排除快速准确，节省时间也减少了操作人员在操作过程中出现错误的概率。

五、泵站运行管理运用中应该注意的问题

首先要保证以计算机的实时监控为主，其对于其他的监控设备要有选择的使用。但是也不能因为是计算机的监控就可以放松人为监控。计算机知识被用来更好管理泵站的工具，泵站管理人员也绝不能在思想放松警惕。

其次，根据自动化改造后的实际情况，将自动化系统有关内容和现场设备的具体情况编制成简明易懂的说明。尽量使操作简单化、明显化，便于运行值班人员监视操作。在操作系统中设置多层防护程序，特别在合断路器之前，必须先做好合闸前的各项准备工作。否则，上位机将自动闭锁。无法进行下一步操作。

再者，在运行实践中不断改造与自动化系统不相符的设备，不断对自动化系统进行完善，对相应的软硬件进行升级改造，以适应现代科技发展的要求。

结语

综上所述，计算机在泵站的自动控制及其它领域都发挥着愈来愈重要的作用，它对提高泵群的科技含量、整体协调运作、经济安全运行等都起到人不能替代的作用，随着计算机及网络技术的迅猛发展，它必将在更多领域发挥更大的作用。

参考文献：

[1]梁万平，张辉武，朱志江等.倒虹吸渗漏原因及泵站运行边界条件初探[J].南水北调与水利科技，2013，（z2）：229-230.

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