泵站自动化控制模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇泵站自动化控制，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

泵站在各种基础设施建设中有非常重要的地位。在我国，泵站在管道输送工作中发挥着极其重要的作用，用途极为广泛。运用管道输送煤炭，需要制浆厂、管道与泵站等设施。自上世纪90年代以来，泵站逐渐开始采用自动化控制系统，逐渐形成了相关的技术。泵站自动化系统的设计要做到安全可靠和利益最大化，在此基础上实现数据采集、数据处理、设备运行监控、故障报警、系统控制调节、数据信息通讯等功能。

1 泵站自动化控制系统的原则

泵站一般可分为三种类型，一是半自动化泵站，这种泵站机组工作需要人为启动和停止；二是全自动化泵站，这种泵站主要是通过压力继电器控制，继电器一般设置在进出管道上，机组采用闭环控制的方式；三是综合自动化泵站，这种泵站目前较为流行，主要是分层分布式系统。

目前自动化泵站在进行设计的时候都追求效益的最大化和性能可靠性，并要求设计应用要符合具体的工作环境。自动化泵站安装运用要也要从资金、技术、人力等实际情况出发。在进行自动化设计时，要注意正确处理泵站测量系统、保护系统和控制系统的关系。目前自动化控制系统都与测量系统有机融合，泵站中的继电保护器不仅对非电量进行测量，而且对设备运行时的电量进行测量，减少了设备构成与成本，加强了对保护回路的监控。泵站自动化控制的层次要清晰，合理而明确地区分顺序控制与若干独立闭路循环。为了降低风险，要避免把所有的控制任务交给一个控制设备。泵站的辅机系统要采取独立封闭循环控制。泵站的自动控制系统要具备一定的兼容性，能够根据工作需要和技术进步进行有效扩展。

2 泵站自动化控制系统的基本构成

计算机监控系统、保护系统、视频成像系统、通讯系统是组成泵站自动化控制系统的重要部分。这些部分负责完成对泵站机组、闸门、供电和配电系统、仪表系统、液压系统等泵站重要设备的参数监测和控制，并且能够根据需要传送或者接收重要数据、图像和指令。自动化控制要完成对现场设备的控制，对现场环境的监控以及对辅助设备的监测，并在一定范围内进行通讯。其中，对开启关闭煤炭输送泵站，对机电的保护，以及对各种设备的检测是自动化控制最关键的程序，而且要尽量完成由设备动作、所处环境、系统状态相结合的联动。

在整个自动化控制系统中，其设备根据自动化的程度可以分为三个级别，分别为就地、自动和遥控。就地，是指需要手动完成的操作，如开关机等。自动，是指按照控制箱内的PLC进行自动操作，实际上是半自动。遥控，是指对设备进行远程控制，又可以分为远程手动和远程自动。如果开关是远程自动的状态，PLC以及中控室可以手动操控设备，如果开关是远程自动的，PLC可以按照工作环境和条件进行自动操作。自动化控制系统除了配备一个控制中心以外，还有四个子控制室，子控制室通过网络与控制中心进行通话和数据传输，完成监测与控制的任务。

控制室中安装着上位机，设两台监控数据服务器，以及一台通讯用的服务器和一台视频数据服务器。控制服务器之间是互相备用的关系，以防有一台服务器发生故障时数据不会丢失。通讯服务器主要任务是实现监控通讯，对远方设备和系统进行集中化控制。子控制室泵组子系统LCU1的控制对象是多台电泵，一旦主机泵站发生事故或故障导致跳闸的时候，要对主机泵站闸门进行关闭。公用子系统LCU2中配备PLC柜，对10KV电压开关柜和0.4KV低压开关柜、变压器、直流柜、清污机、传送机等设备进行监控，任何故障信号都难以逃过它的监控。节制闸子系统LCU3配置PLC柜，在节制闸开关平台上安装，对闸门开度、限位开关等进行数据的采集和处理，并按照控制室的命令对闸门开关进行有效控制，对设备和系统进行深层次的故障检测。闸门液压子系统LUC4一般安装在油泵房之内，对多面工作闸门的液压信号进行采集，对故障进行报警。一旦主泵发生事故或应急停机时，关闭主泵的闸门。

3 泵站自动化控制系统的功能

泵站自动化系统应该具备数据采集、数据处理、设备运行监控、故障报警、系统控制调节、数据信息通讯等功能。

泵站自动控制系统的子系统下属设备拥有各种复杂的运行参数，这些运行参数连同设备运行的状态会通过I/O通道传输或者现场采集到LCU，通过一定的数据处理之后，各类供系统和操作者参考的数据就形成了。其中，对于电泵和闸门开启的高度、电器系统等设备或数据，会进行周期性采集，按照一定的格式进行集中处理，形成可以保存的实时数据。对于故障信号等数据，自动控制系统能够迅速自动做出反应，通过一定操作解除故障。对这些信号进行定期扫查，并对数据的合理性和有效性进行判断。这些数据经过一定的格式化程序处理也存入实时数据库。对于脉冲量，自动化系统会对数据合理性进行判定、检错处理、标度变换等处理，并经过格式化后存入数据库。系统在输出各种操作的指令之前会进行检验判断，确定没有误差后才传送给执行系统。

泵站自动化控制系统控制的设备除了主机机组、辅助设备之外，还包括各种变压器、电容器、励磁设备、闸门系统等。操作人员通过泵站自动控制系统可以在屏幕上看到各种设备的运行状态和运行参数。这种实时监控大大提高了设备运行效率。控制系统对特定的参数进行监控，一旦参数超出了早先预定的合理范围，就会发出报警，并自动记录和打印。一些很重要的数据会被保存下来并进行相关技术分析。设备故障发生的顺序也会被记录下来，并完成对整个事故的排序记录和打印工作。控制中心的操作人员利用主控站的人机接口对设备进行有效监控，可以自动开关机，自动使泵闸开启或关闭，操作各种辅助设备，设定各种限值，处理各种信号，对泵组的开关顺序进行控制。一旦闸门在运行过程中发生故障或遇到意外情况，监控主机能够及时发出命令叫停操作。

此外，自动化控制系统具备语音提示的功能，系统运作时能够发出语音提示，如果有故障发生也能通过通信系统向人员进行报警。主控制室能够通过网络通讯与上级部门和各个子系统实现通讯，使数据和命令上传下达。系统主机与各设备之间也能够进行快速安全的数据通信，使整个泵站高效运行。

4 结语

泵站自动化控制是一种不断发展的技术，也是一个自动化程度不断提高的过程。虽然泵站自动化的设计和程序运行是一个比较复杂的系统性工程，但是其设计理念以及设计的目标都应从系统的使用性、安全性、高效性出发，既追求了最大效益，又能够合理的统筹安排，运用资金和技术，达到经济和社会效益的最大化。现在随着煤炭科学技术和机械技术的不断发展，越来越多的自动化设备和管理技术应运而生，相信必将给泵站自动化控制技术带来新机遇。

参考文献：

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【关键词】泵站；自动化；控制系统

中图分类号： TV675 文献标识码： A 文章编号：

1、泵站自动化的组成

自动化控制系统由计算机监控系统，微机保护系统，视频图像以及网络通讯系统组成，主要实现对水泵机组、水闸、供配电系统、进出水池、直流系统、仪表系统、液压系统及其泵站运行重要部位与关键对象、参数进行有效的监测、监视、监控并做到重要数据、图像、指令的传送和接收。自动化控制主要包括现场设备的控制，现场环境的监视，辅助设备的检测和站区范围内的通讯网络几大部分。水闸和水泵的启闭，机电保护以及各类设备状态检测是现场控制的关键。动作、状态和环境联动是现场监控的最高要求。

2、泵站系统功能

泵站自动化控制系统主要体现在一下功能:数据采集与处理、运行监视和报警、控制与调节、数据通讯等。

2.1数据采集与处理

采集的数据与处理要求包括如下类型:

A.模拟量的采集与处理:对内外河水位、水泵、闸门开启高度、变配电的高、低压电器系统等参数越限报警进行周期采集，最后经格式化处理后形成实时数据并存入实时数据库。

B.开关的采集与处理：对事故信号，开关量信号等，计算机自动控制系统应能迅速响应这

些信号并作出一系列的反应及自动操作。开关量信号输入应无源接点输入。对各类故障信号，辅助设备运行状态信号，手动自动方式选择的信号等非中断开关量的信号，计算机控制系统对这些信号的采集方式定期扫查。对信号的处理包括光电隔离，接点防抖动处理，硬件及软件滤波基准时间补偿，数据有效性及合理性的判断，启动相关量功能（如启动事故顺序记录、或事故报警音响，画面自动推出以及自动停机等），最后经格式化处理后存入实时数据库。

C.脉冲量的累积与处理：脉冲量的采集处理包括接点当抖动处理，数据有效性合理判断、标

度变换、检错纠错处理，经格式化处理后存入实时数据库，也可以直接通过串行通讯采集。

D.开关量输出：指各种操作指令，计算机在输出这些信息前应进行效验，经判断无误后方可送至执行机构。为保证信号电器独立性及准确性，输出信号应防抖动并光电阻隔。

E.信号量值及状态设定：由于设备原因而造成的信号出错以及在必要进行人工设定值分析

处理信号量时，计算机自动控制系统应允许运行值班人员和系统操作人员对其进行人工设定，并在处理时把它们与正常采集的信号同等对待，计算机自动控制系统可以区分它们并给出相应标志。

2.2运行监视和事故报警

A.运行实时监视。计算机自动控制系统可以使运行人员通过屏幕对各主设备的运行状态进行实时监视。所有要进行监视的内容包括当前各设备的运行及停运情况，并对各运行参数进行实时显示。

B.参数越限报警记录。计算机自动控制系统对某些参数以及计算数据进行监控，对这些参数量值可预先设定其限制范围，当它们越限及复限时要作相应的处理。这些处理包括越限报警、越复限时的自动显示、记录和打印；对于重要参数及数据还应进行越限后至复限的数据存储及召唤显示；启动相关量分析功能，作故障原因提示，对于一些重要参数要有趋势报警。

C.事故顺序记录。当发生事故造成跳闸动作情况时，自动控制系统应立即中断方式响应并自动显示、记录和打印事故名称及时间；记录和打印相关设备的动作情况、自动推出相关画面、做事故原因分析及提示处理方法，系统应能将发生的事故及设备的动作情况按其发生的先后顺序记录下来。

D.故障状态显示记录。计算机自动控制系统定时扫查各种故障状态信号，一旦发生状态将在屏幕上即时显示出来，同时记录故障及其发生时间，并用语音报警。系统对故障状态信号的查询周期不超过两秒。

E.事故追忆及相关量记录。在发生事故时，由各现场控制单元采集和设备的状态量并送控制室，完成事件顺序排序、排列、显示、打印和存档。每个事件的记录和打印点名称、状态描述和时标、记录的分辨率不大于2ms，应能记录事故发生前10秒和后20秒时间内重要实时参数的变化情况。运行人员可以召唤、显示或打印这些数据。

2.3控制与调节

2.3.1控制对象：水泵、水闸、格栅、高低压电器设备等。

2.3.2控制方式。当控制方式切换到计算机控制为主的方式时，集控中心值班人员通过主控站工控机人机接口对设备进行监控，主要有：1）自动完成开、停机和泵闸启闭。2）电气设备开关合/分操作。3）各种辅助设备的操作。4）各种整定值和限值的设定。5）各种信号处理。6）其他与管理单位商定的功能。

2.3.3泵组顺序控制。当泵组开、停机指令确认下发后，计算机监控系统能自动推出相应机组的开、停机操作过程监视画面。画面上反映操作全过程中所有重要步骤的实时状态、执行时间及执行情况，当操作受阻时及时提示受阻部位及受阻原因。机组的开、停机操作允许开环单步运行和闭环自动运行。计算机监控系统自动识别在不同方式下的开、停机操作要求并作出响应。

2.3.4泵组辅助设备及公用设备手动控制及启、停或开、闭手动操作。

2.3.5闸门顺序控制。当闸门启、闭指令确认并下发后，计算机监控系统自动推出响应闸门启、闭操作过程监视画面。画面上反映操作全过程中所拥有重要步骤的实时状态、执行时间及执行情况，当操作受阻时及时提示受阻部位及受阻原因。闸门启、闭操作允许开环单步运行和闭环自动运行。计算机监控系统能自动识别在不同方式下的启、闭操作要求并作出不同的响应。

2.3.6控制与调节对象及控制与调节方式。控制与调节对象主要为闸门、水泵以及其他电器设备。当控制方式切换到计算机控制为主方式时，控制室值班人员通过工控机人机接口对设备进行监控，应能完成下列内容：按给定开度自动完成开闸、关闸操作；闸门运行过程中遇到意外情况时在监控主机以及现场进行急停操作；电器设备开关合/分操作；各种辅助设备的操作；各种整定值和限值的设定。

2.4其他必要功能

2.4.1.统计与制表。对采集的数据与检测事件进行在线计算，打印输出各种运行日志和报表。

2.4.2人机接口。在线显示实时图形，使值班人员对运行过程进行安全监视并通过控制室计算机键盘在线调整画面、显示数据和状态、修改参数、控制操作等。

2.4.3画面显示。画面显示是计算机自动控制的主要功能，画面调用将允许自动及召唤方式实现。自动方式指当有事故发生时或进行某种操作时有关画面的自动推出，召唤方式指某些功能键或以菜单方式调用所需要画面。画面种类包括动态显示图、单线图、立面图、曲线、各种语句、表格等。要求画面显示清楚稳定，画面结构合理，刷新速度快且操作简单。单线系统种类包括电气主接图、启闭机控制接线图等。在这类画面上能实时显示出运行设备的实时状态及某些重要参数的实时值，同时可通过窗口显示其它有关信息。

立面图在画面上能实时显示出水位、动态显示闸门开度等参数，形象直观；并能点击弹出各启闭机的控制画面。表格类包括参数及参数给定值、特性表、定值变更统计表、各类报警信息统计表，操作统计表、各类运行报表、运行日志、水文特征值等。运行指导类包括升、降、停指导，低压系统操作指导，种类提示信息等。以上各类画面可以按值班人员要求组合在一起显示，也可以单独显示。设备状态维修的指导除了正常的监视各类设备的运行状态外还应

具备设备的维修指导，达到指定的参数时给出提示，使设备的维护更科学。

2.4.4语音提示功能。当各画面进行操作时应能语音提示，以及发生事故和故障时，应能用准确、清晰的语言向有关人员发出报警。

2.4.5系统自检和自动重启动。包括主机自检和过程故障检测，通过检测包括对I/O过程通道在线自动检测，检测内容有通道数据有效性、合理性判断，故障点自动查找及故障自动报警。

2.5数据通讯。数据通讯主要包括：（1）中控与子系统之间的通讯。（2）中控与上级部门的通信。（3）将泵、闸的有关数据，信息送往上级部门，接收上级部门下发的各种命令，计算机与设备的数据通信。（4）计算机与各设备之间的数据通信，其原则是速度快、数据处理能力强、安全可靠性高。使泵站达到快速敏捷、高效低耗运行。

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2主要机电设备的选择

在进行主要机电设备的选择工作时，其根本目的就是确保在长时间的机电设备运行中，确保排涝泵站运行中的安全性和稳定性。为了达到上述的目的，还需要对所选择使用的电气设备进行检验，在检验的过程中，可以利用系统在最大运行方式的情况下，当电路出现短路时对短路电流的检查。在通常的情况下，都是使用的S形变压器，也就是CB10系列中，一种带有铝合金外壳的干式变压器，通过实践的证明，这种变压器工作中表现出来的性能非常好。而其中的高压开关柜，应用的是KYN开关柜，如果和普通的开关柜进行比较，它的优势非常明显，不仅占用的面积非常小，而且它在开端能力表现方面也非常强。这里面的低压配电柜中，所应用的电柜结构不是非常复杂，这种电柜就是低压配电柜，形状类似于抽屉，另外有一个最突出的优点，就是有很好的安全性，为了确保泵站的功率能够达到有关的标准，可以根据实际情况增加无功补偿柜。值得注意的一点是，因为中小型排涝泵站在额电电压方面比较高，也就有一个问题，就是它的实际容量根本就达不到额定电压的数值，这样持续的工作下去，水泵以及电机的使用时间就会缩短，所以需要使用一定的方式，减少机械之间这种频繁的相互碰撞，所以在设计电动机的时候，其大部分部件都是使用软启动器来进行起动。在这里面，直接启动的应用通常都是针对那些容量非常小的设备。而为了能让泵站高效而正常的运行，在高低压电力电缆的设计中，就必须使用一些特殊的材料，比如使用优点非常多的铜芯交联聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。

3监控和保护系统工作以及控制技术

就泵站的保护和综合监控系统而言，其工作的方式主要有两种，手动和自动。接下来就以排涝泵站，是有5台机组的为例，对其的保护和监控系统，以及控制技术进行详尽的阐述。第一，其开机的台数必须要根据实际的运行情况来确定，具体而言，就是需要根据进水池的水位来进行确定。对机组的控制过程，主要是需要操作人员进行操作。比如在中控台按钮，或者是在电机出线柜前进行手动的操作。在确定需要启动的机组之后，观察开机的状态是首要的工作，在观察中的内容有2个方面。第一观察就冷却水指示是否正常。第二点，就是在机组的出水管位置，其电动蝶阀是否在全开的位置。在一般的情况下，这两种情况都有对应的灯光提示。当继电器已经通电后，电容补偿柜的断路器必须可以打到合闸的位置，那么断路器和另外位置的就必须可以马上接通，在这种情况下，就必须让选择开关SAC处在手动的状态。最后一步就是进行线圈的合闸处理，让Y3电吸合，从而断路器才能合闸，与此同时，只要按下合闸按钮后，HA就可以完成。这个过程也会受保护装置的监督，因此操作过程要相当谨慎。因为在断路器手车的合断路器前，其所在的位置也要符合有关的规定要求，除此之外，保护系统还会对手车开关的实际位置，还有断路器的实际状态等，进行下一步的检测。也就是说，只有当所有条件都满足规定的要求时，才可以进行合闸操作。机组的停机操作程序和启动程序比较，停机操作程序要简单很多，如果有机组需要进行停机操作，那么只要直接按下分闸的按钮TA就可以，在这种情况下，分闸线圈Y2就会通电，从而断路器就会有分闸的操作。除此之外，还必须把断路器的手车摇回到原来的位置，其次就是让SAC选择停止的开关位置，最后，把电容补偿柜调整到分闸的位置，而机组冷却水的电磁阀，需要在几分钟后才会关闭。如果是就自动工作方式的监控而言，其保护系统必须把SAC选择开关放在“自动”的位置。除此之外，机组的开启和停止主要是池里水位的高低决定的。因此如果它想实现自动的工作方式，就必须满足以下两个要求。第一点，它必须能顺利的开机。第二点，断路器必须经常处在热备用的状态。业内人士应该都非常清楚，在这种情况下，中间的继电器1－6KM的作用是控制机组自动启动或停止的。而数字显示控制仪1WX，以及2WX都是有六个水位控制器所组成。依据泵站机电自动化系统的设计内容，有几个水位是必须要设置的，比如停机的水位。这里的开机水位主要表示除了停机水位之外，其他所有部分的水位。同样的道理，控制仪2WX也要有对应的水位，比如3#机开机水位，还有4#机的开机水位，也包括5#机的开机水位。但是这六个水位的数据不能保持一致，在工作中，最合理的状态就是保持各个对位之间有一定的水位差，这些控制要求是工作中都需要牢记的。

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Keywords:Oilfield Pumping Station;Automation control system;

Real-time monitoring;Separator;Application

一、前言

胜利油田现河首站投产于1965年，作为一个老站，设备陈旧老化，事故率、运行维护费用高、职工劳动强度大的矛盾日益突出，随着生产规模的扩大，集输处理量不断增加。由于监测参数量多，以往靠人工检测储油罐液面、油水界面对盘库不准，手动控制脱水器界面难度高，这些因素给首站生产操作和管理带来很大困难。为适应现代化生产的要求，使生产和管理实现自动化，根据首站现状，2004年实施了集输泵站的自动化改造，并成功地用于集输泵站的自动化生产中。

二、自动化监控系统介绍

（一）ME控制系统简介

根据首站现状，采用美国Opto22公司的ME计算机监控系统作为首站自动化监控系统的骨干结构。该系统采用上、下位机方式，在现场采用多级CPU进行控制处理，各I/O模块对输入输出信号能提供4000V的隔离，系统的实时性、可靠性、灵活性优于其他系统。系统的上位机主要由工控机、控制软件组成；下位机主要由控制器、智能板、I/O模块组成。上位机与控制器通过100Mb/s以太网进行通信，控制器与智能板通过RS485进行串行通信，I/O模块直接插在智能板上。控制软件从上位机通过以太网下载至控制器。

该控制系统的特点如下：一是可靠性高、二是可维护性高、三是智能化、四是实用性强。

（二）ME控制系统构成

站内设有一套计算机控制系统，分为两级控制，上位机控制设在主控室，负责全站工艺流程数据管理，根据不同工艺流程，将控制岗位划分为分离器岗、计量岗和外输岗，每个岗位均设现场控制机一套，负责工艺流程显示、数据采集与控制。计算机控制系统的结构如图1所示。

1.现场控制单元

现场控制单元分布于联合站的各个岗位，负责现场数据采集和控制策略的实现，是智能联合站的核心部件。其采集数据主要包括：每台分离器的液位、入口压力和温度、出口汇管压力和温度、脱水泵房和外输泵房的进出口压力、温度、流量泵的电流和电压、每台流量计的来油温度和压力。 各控制单元和上位监控站同时作为控制网络的一个节点，能进行高速对等通讯。ME控制系统采用的现场控制单元主控器为SNAP-LCM4 主控器，可支持串口、ARCNET、以太网，可实现多种通讯方式组合，满足工业现场的要求。ME控制系统采用SNAP-B3000单元处理器，其主要功能是可完成和主控器之间的多种通讯方式，并对主控器的要求作出快速的响应；实现I/0的智能化，处理简单的逻辑功能，对本单元的I/0点进行定期扫描。

2.上位机监控站

上位机监控站可以通过组态构成各种功能画面，借助于这些画面可以完成对生产过程的监视及控制。它主要显示参数总貌、工段、细目、趋势、流程图画面、设备启停状态及PID调节功能、系统显示画面示意及各种报表功能，系统数据覆盖了全部生产装置和生产环节，便于形成完整的实时生产管理系统，图2和图3分别为分离器区生产数据显示画面和工艺流程显示画面。

联合站的数据通过网络，实时进入信息中心的数据库中，通过分析软件，可及时形成各类分析图表。使用标准的网页浏览器可以对系统信息进行监测，生产运行情况、设备情况、计量数据、油气产量等数据一目了然。

三、自动化监控系统在分离器岗的现场应用及效益分析

（一）现场应用实例

实例1：2005年3月12日凌晨3点，操作人员发现1#分离器采油六队的液位由原来的0.98mm降到0.65mm，压力由0.28Mpa降到0.23Mpa，及时到现场进行检查，排除了分离器的故障，经过分析判断，认为是采油六队的来液量减少，立即与采油六队联系。经过巡线，发现是采油队一个计量站的外输管线穿孔。由于首站发现及时，使采油队在最短时间内发现问题解决问题，避免了场地污染等事态的扩大。

（二）有助于操作人员准确调节油气分离器

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中图分类号：TV675文献标识码： A 文章编号：

引言

随着近期大中型泵站工程建设的迅速发展，给泵站工程的管理积累了许多宝贵的经验，取得了一定的成绩。但是，长期以来受“重建轻管”思想的影响，管理工作中也存在着一些问题，影响着工程效益的充分发挥。

一、泵站机电自动化系统需求分析

泵站机电自动化系统要能满足泵站的运行、管理需结合泵站的运行、检修和管理要求，机电自动化的需求可以按其功能、性能需求分别进行分析。

1、功能需求

1.1 基本功能：机组控制功能；报警功能；数据采集、传输、显示、存储、分析、查询、报表等功能。

1.2 高级功能：自动调节功能、自诊断功能与自恢复、远程维护功能、运行管理功能、设备安全保障功能、音像功能、应急功能。

1.3 修饰：人机交互的科学性、操作的方便程度、视觉效果。

这三大类功能不是完全分开的，随着技术进步、管理进步是可以从高到低进行层次转换的。

2、性能需求

2.1 可靠性需求。可靠性需求是泵站机电自动化系统以及其他设备的基本性能需求，其中包括系统的稳定性、鲁棒性、抗电磁干扰、抗雷击、防误操作的能力，具有长平均无故障时间和短故障恢复时间。

2.2 适用性需求。机电自动化系统是为泵站的运行和管理服务的，自动化系统要能适用于泵站人力资源状况、一次设备状况、管理模式。

2.3 先进性需求。一套优秀的泵站机电自动化系统不仅仅要适应泵站本身的运行和管理的需要，还要具备一定的先进性和前瞻性，能够对泵站的运行和管理水平进行适度的提升和改革，甚至是次革命。

2.4 节能需求。泵站机电自动化系统应能通过对设备状况的判断以及运行时间、启动次数、耗能情况、抽水效率等数据进行统计、分析，并按照一定的算法进行计算，选择工作方式和操控对象，以达到节能提效的性能需要。再者，自动化系统本身就应该是能耗低、电磁辐射小的系统。

二、水泵的管理与维护

定期检修，可及时排除水泵缺陷，保持水泵良好的技术状态。水泵除日常维护管理外，在灌排结束后应进行一次小修，经过一段时间的运行后进行大修。

1、水泵的小修

经过一个灌排季节的运行，一般历时1年，累计运行1000h，如果水泵运行正常，效率没有显著降低，不必将水泵拆卸，仅进行水泵小修。小修是指不拆卸水泵转轮，对水泵进行小的保养，对易磨、易损零部件进行清洗检查、维护修理和更换调试等。一般包括以下内容：

1.1 全调节水泵顶部的受油器及配压阀的调整检查或零件更换。

1.2 油及全调节水泵压力油的检验、过滤或更换。

1.3 检修并清洗轴承、油槽、油环，更换油或对轴承进行修刮。检查轴流泵橡胶轴承磨损及轴和轴承的间隙，必要时更换橡胶轴承。

1.4 处理或更换变质硬化的填料。

1.5 检查轴流泵叶片及叶轮外壳气蚀与损坏情况，并测定其间隙，必要时进行修补。

1.6 检查并调整水泵叶轮间隙，检修叶轮松动情况或修补损坏的叶轮。

1.7检查并紧固水泵及传动装置各部分的连接螺丝。

1.8 根据运行中反映的问题，在不抽出水泵传动轴情况下对有关部位进行检查。

2、水泵的大修

根据水泵的技术状态和零部件的磨损、腐蚀、老化程度以及运行维护条件等确定大修周期。一般运行3—5年，累计运行2500—15000h后安排大修（多泥沙河流1500-2500h）。大修内容包括：水泵主轴轴颈检查或修理；全调节水泵的受油器及其附属设备或零件更换；全调节水泵轮壳内部的检查；规定的预防性试验等。在保养中如发现由于技术、配件以及经营等问题无法解决，或在运行中因发生事故必须抽出转轮检修时，均列入大修理项目。

三、保护、监控系统工作与控制技术

泵站综合保护和监控系统可以方便的实现手动、自动两种工作方式。因为每台机组配置了单独的微机型电动机综合保护装置，装置安装在开关柜上，独立完成测量、控制、保护、信号功能，可对电动机进行控制、保护和监测。

1、手动方式

开机台数视进水池水位而定，机组的启动或停止由操作人员在电机出线柜前或中控台按钮进行操作。选择要启动的机组号，首先检查开机条件是否具备，冷却水有无指示。如果正常，有灯光指示，对应的继电器得电；此时将工作方式选择开关打至“手动”位置，使得手动操作系统电源接通；然后将电容补偿柜的断路器打到“合闸”位置；最后一步是按下机组控制柜合闸按钮，则合闸线圈得电吸合，断路器合闸。但这一过程仍处于电动机综合保护装置的监测之下，因为合断路器前，必须将断路器手车推到工作位置，同时保护装置还需检测手车开关位置、断路器状态，接地刀状态、储能电机开关位置等开关量，符合要求后才能正常合闸。机组的停机操作比较简单，选择要停机的机组号并按下分闸按钮，分闸线圈得电，断路器分闸，同时必须将断路器手车摇回原位，把选择开关打至“停止”位置，并将电容补偿柜的断路器打到“分闸”位置。

2、自动方式

当工作方式选择开关打到“自动”位置时，系统处于自动运行方式。机组的启动与停止由前池水位决定，要使机组自动启动或停止，部分工作还必须借助于人工，即：必须具备开机条件；断路器经常性处于热备用状态。自动合闸、分闸回路可以看出，机组自动启动或停止，是由中间继电器来控制的。设于中控台的数字显示控制仪根据采集到的进水前池的水位信号，来控制中间继电器的状态。

数字显示控制系统由多个控制器组成。水位设置应按照设计要求，设置停机水位、最低运行水位、起排水位、最高运行水位。除停机水位外，其余统一称作开机水位。控制系统设置了停机水位、开机水位，这几个数值之间要有水位差，这样才能自动按顺序投入各台机组，工作原理简要分析如下：

当汛期外河水位达到关闸水位时，雨水、生活污水进入前池，前池水位不断上升。当检测达到开机水位时，根据进水池水位及进水流量控制系统发出指令使相应机组触点闭合，继电器吸合，其常开触点接通相应机组自动合闸回路，使机组启动运行。随着排水总量的不断增大，前池水位逐渐下降，机组就会根据系统设置按顺序停机。自动方式工作过程在正式投入运行前必须通过各项试验和模拟调试。为确保安全，调试时各机组的断路器手车应推至试验位置，断路器手车在试验位置时，断路器可进行合、分闸操作，但由于与母线是隔离的，电动机不会带电。

结束语

泵站机电自动化系统形式多样，各用电负荷的安排、机电设备的选择、自动化保护程度、监控等等也有多种设计形式。在实际设计时，需要结合工程具体情况，征求各方面的意见，对系统中各设备的设置进行必要的补充和修正，从而保证泵站机组的安全运行。

参考文献

[1]姚振龙. 浅析 PLC在电气自动化中的应用与发展[J]. 科技创新导报，2011(26).

[2]王仓继. 变电站电气自动化研究分析[J]. 科技资讯，2012(04).

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中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）05-0107-03

1 污水处理厂及泵站自动化控制系统概述

厦门水务中环污水处理有限公司筼筜污水处理厂下辖沿筼筜湖周边滨北1号、北2号、北3号，湖中，滨南1号、2号、3号、4号，及海天、寨上、象屿等共计36（其中含22个截流泵井）个污水提升泵站。这些泵站作为筼筜污水处理厂的厂外泵站，经市政管网将污水提升引入至厂内进行废水处理后，达标排放。汇水面积达70 km2，服务人口150万人。

污水泵站均采用西门子S7-200可编程逻辑控制器（PLC）、PC机、触摸屏等自动化控制设备，配合液位计、流量计等仪表进行污水提升智能控制。

2 系统结构

2.1 主站（控制中心）

主站自控系统采用西门子S7-200系列的CPU-226PLC做主机，通过无线数传电台以“轮询”方式对8个子站实现远程数据采集与控制，并预留一个通讯端口，将来与全厂中控系统联接。采用二台工控机通过组态软件“组态王”与西门子主机通信， 接收主机发送的全部泵站自控数据，进行数据处理并将数据实时显示在显示屏（系统总结构图见图1）。

2.2 子站

采用西门子S7-200PLC实现泵站运行自动控制、液位、流量等现场数据采集，并通过无线数传电台与主站实现数据传输与远程控制。

2.3 通讯方式的选择

由于8个污水泵站分布在筼筜湖周边，有线通讯方式施工复杂，投资成本高，决定采用无线通讯方式，无线通讯有两种方案：

①利用公网（如GPRS、CDMA、电话网），主要优点是一次投资少，覆盖率广。主要缺点是稳定性和实时性较差，网络数据传输系统有一定的延时。

②无线数传电台方式，主要优点是造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单。主要缺点是传输范围有限（5 km）。经过对比，根据8个污水泵站的实际情况（最远的污水泵站离主站不超过4 km），决定采用无线数传电台方式。

3 子站自动控制系统

污水泵站的工艺流程大致相同，均为：地下管网污水泵站格栅机滤渣污水集水井提升泵房经过多级泵站提升污水处理厂。主要控制对象设备有：进出水闸门、格栅机、除污机、提升泵等。泵站自动化控制系统要求集数据采集、智能控制于一身，主要功能包括以下几个方面：

3.1 控制方式

有手动、自动两种控制方式，由控制屏上转换开关切换。手动方式由控制屏上按钮手动操作；自动方式由PLC控制。自动方式又分强制自动和遥控自动两种，由PLC输入端子设置，强制自动由子站PLC全权控制，用于通讯出故障时，独立运行。遥控自动为主站自动或手动遥控。

3.2 主要控制功能

根据集水井水位的变化控制泵的开、停。不出现低水位抽空泵，也不发生溢流；泵的开、停顺序：循环开停机，即先开先停，循环运行；分南北池的泵站，分池运行时，两池液位应能独立控制，合池运行时两池轮流开机；根据粗格栅前后液位差和时间周期控制格栅机的启停；根据需要实现闸门启闭机的控制；实现无轴螺旋输渣机与粗格栅的联动，同时实现对输渣机的工作状态的测控；最多开机台数控制：有的泵站需限制开机台数，以免造成管道溢流或泵站自回流。最多开机台数在强制自动方式，由子站PLC控制，在遥控方式由主站主机控制；紧急关总闸控制：当机房发生管道破裂大量漏水或火灾等紧急情况，主站可通过遥控方式关断泵站电源总闸，防止事故扩大。

3.3 机组故障保护要求

过载保护：除热继电器等硬件保护外，还进行PLC软件过载保护（水泵额定电流的110%），双重保护；抽空泵保护（水泵欠载保护，额定电流的60%）；电动机频繁启动保护（/h启动次数>10次为频繁启动），防止因控制回路元件触点接触不良引起电机频繁开停，烧毁交流接触器或电机；潜水泵漏水、超温保护。

3.4 泵站自动化控制系统控制流程

3.4.1 污水泵的自动控制

在集水井内安装一台超声波液位计，测量集水井液位。潜水泵根据集水井液位，按照预定的运行方案自动增减水泵开启台数。具体运行模式如下。

①在PLC自动控制模式下，PLC按照集水井液位设置点自动起动或停止相应台数的进水泵。

②由低至高，集水井液位包括以下设置点。

低液位设置点：当液位降至此设置点以下时，PLC发出低液位报警，并停止所有自动运行的污水泵（无论强制自动还是遥控自动）。

停止所有泵的液位：当液位降至此设置点以下时，PLC停止所有处于自动运行的的污水泵。

起动第一台进水泵的液位：当液位升至此设置点以上时，PLC起动第一台进水泵；当液位降至此设置点以下时，PLC保持运行一台进水泵而停止多余的泵。

起动第二台进水泵的液位：当液位升至此设置点以上时，PLC起动第二台进水泵；当液位降至此设置点以下时，PLC保持运行二台进水泵而停止多余的泵。

起动第三台进水泵的液位：当液位升至此设置点以上时，PLC起动第三台进水泵。

高液位设置点：当液位升至此设置点以上时，PLC发出高液位报警。

污水泵自动轮换运行：当一台泵连续运行时间大于所设定的污水泵连续运行时间，则自动停止运行，同时启动另一台泵，防止泵长时间运行出现过热故障。

当泵的开机台数和液位连续1 h（时间可调）无变化时，则再启动一台泵，将液位抽低，加快管道内污水流动，增加管道污水库容量。

③当PLC采集到泵的故障信号，自动判断属于报警故障还是须要停机的故障，属于须要停机的故障则马上停止正在运行的泵，并马上启动另一台泵。

④当污水泵手动启动时，PLC自动起动的泵的数量相应减少。

⑤污水泵停机后需等待10 min后才能再次起动，泵防止频繁启动；两台污水泵的起动间隔为30 s。

3.4.2 格栅的自动控制

在格栅前后设超声波液位差计，测量格栅前后液位差；格栅机根据前后液位差或设定的运行时间与运行周期自动运行，时间和周期均可根据进水杂质情况调整。具体运行模式如下：

①在PLC自动控制模式下，PLC按照时间设置或液位差设置自动起动或停止格栅。

②时间模式：当某台格栅的等待（停机）时间大于设定值时，PLC起动该台格栅；当某台格栅运行时间大于设定值时，PLC停止该格栅，并启动该格栅的下一个计时周期。所有格栅共用一套等待时间和运行时间设置值，但每台格栅有各自的等待时间和运行时间计时。

③液位差模式：当液位差测量值大于起动格栅液位差设置值时，PLC起动格栅；当液位差测量值小于停止格栅液位差设置值时，PLC停止格栅。

实现无轴螺旋输渣机与格栅的联动，同时实现对输渣机的工作状态的测控。

3.4.3 出水电动阀门控制模式

PLC自动控制模式下，操作员站或触摸屏下达开、关阀指令。

4 主站功能

主站自控系统采用西门子S7-200系列的CPU-226PLC做主机，通过无线数传电台以“轮询”方式对8个子站实现远程数据采集与控制，并预留一个通讯端口，将来与全厂中控系统联接。

采用二台工控机通过组态软件“组态王”与西门子主机通信， 接收主机发送的全部泵站自控数据，进行数据处理并将数据实时显示在显示屏。显示方式多样，有指示灯状态显示、虚拟仪表数码显示、光棒图模拟显示、动态曲线跟踪、历史曲线查询、形象动画显示等。人机界面友好，操作方便，关键控制点密码保护，系统安全可靠。计算机参与设备管理，累计设备运行时间，计算电能消耗。并可根据事先设定的监控范围、对流量、液位等指标进行监控，一旦超出设定范围，计算机立即启动声光报警，并将这一时刻的有关数据、工况记录下来，以供分析、决策，并按要求生成相关报表。计算机所测数据可按一定时间间隔记录在硬盘上，可根据需要随时将有关数据打印出来。

5 运行状态和分析

泵站实现自动化控制以来，运行状况良好，不仅大大减轻了值班人员的工作强度，提高生产力，且为管理人员提供了科学可靠的相关管理数据依据。为污水处理厂科学管理、调度、决策打下了坚实的基础。

6 结 语

随着泵站自动化系统的日益完善，智能化控制及对控制设备的综合保护等优势逐渐体现出来，越来越多的污水提升泵站已经将上述技术功能作为泵站自动化系统的设计蓝本。泵站自动化系统也将在未来的污水提升泵站控制领域得到广泛应用。

参考文献：

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水利行业属于传统行业，在国民经济发展中发挥着重要的作用，但是目前及未来一段时间，我国的水资源问题日益突出，成为制约国民经济健康发展的瓶颈。而实现水利信息的信息化，可提高防汛抗洪的科学性，对于水资源的合理优化配置，实现水利现代化均具有重要的现实意义。

1 防洪泵站自动化系统的构成

水利智能化和现代化是防洪、提高水资源管理水平的需要。水利的现代化和智能化是把雨情、水情和灾情信息准确收集后传输，对管理部门及时作出预测、制定应急预案等具有重要的作用。防洪泵站水闸自动控制系统是跨流域、跨区域的分布式系统，特点是包括多种网络协议、数据资源和软硬件条件复杂。

1.1系统的构成

防洪泵站自动化控制系统包括两层，一层是主站控制级，一层是现地控制级。其中，主控制级主要负责的是泵站机组、闸门和供配电设备、水闸等的控制和监视，从而实现各个单元的控制，高性能的PLc、sepa1000+和Sepanl2000可实现对管辖区域的生产的全过程控制，通过输入接口、输出接口等与生产系统连接气力啊。但同时，现地控制单元与主控制层之间是相互独立的，具有独立性特征，现地控制单元可脱离主控制层参与生产过程，即生产过程中的数据采集，以及数据的预处理，主要的作用是监视设备状态、控制等功能。此外，现地测控单元与站级计算机由ModBus PLuS相连接，其可脱离站级计算机独立运行。

该系统主要采用双网络结构，内部计算机构成100M的太网，而ModBus工业控络主要有现场的设备组成，这两个系统在网络拓扑上均是相互独立，均可独立运行。但同时，双网络之间又是相互联系的，现地控制中的PLC与上位监控计算机，二者可实现高速通讯。等于说，以太局域网对应的计算机，能够直接与ModBus PS网中PLC相连接，从而完成存取信息、控制动作等功能。该结构保证了系统可靠性，计算机在运行过程中，即便出现故障，不影响现地控制单元的运行。最后，网络主干采用单模光纤，远距离传输（100m以上）的数据、ModBus PLus信号和视频信号由单模光纤负责传输，100m以下的信号通过超五类非屏蔽双绞线来传输。

而测控系统上位机的软件平台为TRACEMODE，可实现对测控系统的实时监控。上位机与监控系统通过太网实现通信，皆可以接收上位机的指令，同时能够自成一个系统，可脱离计算机完成控制与操作动作。该系统的开发平台为TRAEMODE，与TCP/IP等驱动和协议相结合，是吸纳数据的采集、通信，以及机组、辅助设备的控制计量等。此外，还可通过人机对话实现对水闸和泵站的控制，如果出现异常情况，则发出警告，实现系统的自动化运行，而无需人工辅助。

1.2 Web综合信息系统

Web综合信息系统，各子系统之间相互独立，同时又具有一定的关联性。该系统通过中心数据库把各子系统中的数据信息，通过整理、提炼和挖掘等一系列动作后，存放到系统的数据库中，从而降低信息冗余度，提高数据信息的科学和可靠性。目前，各系统均用的是基于JAVA技术开发web综合信息系统，该信息系统中的各系统数据，经过一定的设计组织，便可组成一定的web页面信息，而该信息包括两部分，一是静态页面，二是动态页面。其中，静态页面主要是不变信息，比如工程简介、建筑物平面图，以及系统构成图；而动态页面是指把服务器中数据，根据业务逻辑来进行组织，然后通过数据、表格、图形等的形式显示出来，实现实时、直观的表达效果。

基于JAVA技术开发的web综合信息系统，主要的优点包括客户端应用简单、可扩展性强与跨平台等。普通客户端机器的Windows操作系统，均嵌入IE浏览器，该浏览器连接到局域网上，便可直接访问web综合信息系统中的信息，不用安装其他的辅助软件。在该系统的服务器端，有一个远程接入设备，接入该设备后，上级或远程用户在拨号连接后，即可访问综合信息系统，简单方便。

1.3 图像监控系统分析

图像监控协调系统应用的是目前最流行的数码/视频服务器，因此该系统可实现16路摄影机同步监控、视差互补、资料备份等，具有定点放大缩小、同步录制和同步显示等无无可比拟的优点，此外还可实现循环录像、时间录像，同步支持Mpe酗影像格式。

此外，该系统不但支持PTZ，Vcc3，还支持Vcc4，Ademco等规格摄影机。

2 泵站水闸自动化流程与控制模式

2.1 泵站水闸自动化流程

泵站自动化系统的自动化运行，一个优点便是可按照操作者设定的参数完成检测，实现开机等，而该系统按照设定前池水位限值，实现自动检测。因此，在系统全自动模式下，如果前池水位符合操作者设定启动限值，某号机的限定值，则系统可启动操作者设定该号机组。例如：如果1#机组启动之后，水位持续上涨，而没有下降，则在这种情况下，可继续开展检测，一直到开启4#机组限值。反复进行，直到水位停止上涨为止。

注意事项：机组在运行中，由于某台设备导出现故障，可致使整台机组启动异常或者无法正常启动，这时系统可给出一定的提示。而机组正常运行中，系统如果检测操作者设定关机符合调价，则按照设定条件依次关机。但是在关机时，系统首先关闭电机，因为如果电机出现分闸，则系统无法持续运行。

2.2 控制模式分析

系统的控制模式，主要分为下面几种：第一，现地遥控操作。该控制模式是指操作员在上位机上手动操作某台设备或闸门，通过人工方式控制闸门或者设备；第二，半自动控制模式。半自动控制模式，即系统按照操作者选择机组号，可实现自动启动或关闭，因此称之为半自动控制模式；第三，全自动控制模式。在全自动控制模式下，操作者根据设定参数实现检测、开机与关机，以及下闸、开闸；第四，手动控制模式。手动控制模式是指操作者在现场测控屏上，用手按动按钮实现设备或闸门的操作；第五，远程监视控制模式。按照现地实物模拟，以显示机组开机、关机与运行，同时可显示实时运行中的参数。

3 结语

泵站水闸自动化控制系统的建立，对于实现泵站智能化监视与监控，同时提高泵站检测运行和管理的整体水平，具有重要的现实意义。此外，该系统建立之后，泵站的稳定性和安全性将得到全面的保障。该系统的实际运营，是城市防汛防洪系统信息化、自动化建设的一个常识和探索，为系统的建立积累了一定的经验。在本文中，笔者从该系统的组成、控制模式等方面分析了自动化控制系统在防洪泵站水闸中的实际应用。

参考文献：

[1]金卓.自动化控制系统在防洪泵站水闸中的应用[J].水利电力机械， 2009（06）.

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中图分类号：F407文献标识码： A

一、泵站自动化系统功能要求

泵站自动化系统在设计上首先要满足实用性、可靠性的需求。其基本功能应包含数据采集与处理、继电保护、泵组控制、闸门控制、自动调节和视频安全预防。在满足基本功能的基础上，根据泵站具体情况，可增加设备管理、报表、远程管理等功能。

二、系统主控级的主要功能

数据采集与处理：主控级自动采集和处理泵站设备的运行参数；安全运行监视：全站运行实时监视及参数在线修改、状态监视、越限检查、过程监视、趋势分析和监控系统异常监视；对监控对象进行如水泵的启停、定值和限值的设定、报警复归等控制与调节、自动功率因数控制、按照电力系统的要求，自动投切电容器；全站所有监控对象的操作、报警事件等的监控和事件记录；记录在事故发生前5s和后20s时间里重要实时参数的变化情况；正常操作指导和事故处理操作指导；通过一路载波通道，一路光缆通道，与水调部门进行数据通信，也可与MIS系统、工业电视系统等接口通信，从而实现与现场各控制单元问的相互通信；屏幕显示：包括各种系统图、棒形图、曲线、表格、提示语句等：积累泵站运行数据，为提高泵站运行、维护水平提供依据；对各工作站计算机及设备、通讯接口、通道等的运行情况进行在线和离线诊断，故障点能诊断到模块；软件运行时，若遇故障能自动给出故障性质及部位，并提供相应的软件诊断工具。

三、泵站综合自动化系统的特点

高度的可靠性。系统采用成熟的全开放式分层、分布式系统结构，上下控制层采用现场总线通讯模式，大大提高了系统设备间的数据交换速度和系统通讯工作的稳定性；高度的实时性。系统能适应泵站现场环境的要求，实时眭好，抗干扰能力强；良好的开放性和扩充性。专用现场总线通讯网络结构的采用使系统设备可方便灵活的进行扩充。所有的硬件均为模块化，构成一个通用、开放的结构体系；应用软件采用OPC技术，使得系统应用软件构成一个开放式的接口环境；完备的安全性。系统对每一功能操作提供检查和校核，操作有误时，被禁止并报警；在人机通信中设置操作口令，按控制层次实现操作闭锁；系统采用冗余和模块化技术，使系统的局部故障不影响系统整体的正常运行；完备操作性。针对国内运行人员设计，系统采用全汉化界面，使运行人员可方便直观的进行远方实时控制和操作；可维护性。系统采用模块化结构模式，设备的模块化使技术人员方便的对必要的设备进行更换和维修，保证系统可靠运行；良好的友善性。采用全汉化界面，操作方便，人机接口功能强，符合泵站运行人员的操作习惯。

四、基于智能控制器的泵站自动化系统解决方案

1、系统构成

自动化系统的控制器与常规电气柜融为一体，不需设置单独的自动化控制柜，节省占地和接线。系统以控制器为核心，设计了进线柜、泵控制柜、无功补偿柜、站用配电柜、安全预防系统等，组成了完善的泵站智能系统。其中，进线启动柜完成总进线电源接入、进线继电保护、泵站智能控制、泵站信息采集与对外数据交互、无功补偿控制、运行状态及参数指示等功能;泵控制柜完成泵就地自动/手动启停、电动机的继电保护、运行状态及参数指示等功能；站用配电柜完成泵站的配电功能;安全预防系统完成泵站的安全预防功能。

2、站级智能控制器

安装于进线柜的泵站智能控制器完成全站的智能控制、无功补偿控制、全站的信息采集以及对进线的继电保护功能，并负责与通信工作站完成相关信息的交互功能，是智能控制系统的核心。

泵站智能控制器设有三种泵开机方式:一键开机、水位自动开机、远方遥控开机。一键开机功能基于水利系统传统的运行习惯而设计，方便维护人员现场操作，简单易用。水位自动开机功能，使得泵站即使在无人值班的情况下，也能自动根据水位情况进行泵开机操作。不同水位高程需启动的泵组可以通过出口编程来整定，通过灵活的设计最大程度满足用户现场的实际需求。远方遥控开机指主站对泵站智能控制器发出遥控开机的命令，便于用户远程控制泵的运行；泵站智能控制器定时将泵站运行的实时信息及报警信息送入主站，便于用户及时掌握现场运行情况。装置在开机过程中，进行控制进水闸门打开、进水闸门全开判别、控制出水闸门打开、出水闸门全开判别、控制泵开机等操作。开机过程中如果闸门操作失败，装置发出告警信号，报出“闸门操作失败动作”的事件记录;闸门操作失败时，如果需要继续开机，必须将告警信号复归才能继续执行泵开机命令。

3、泵智能保护控制器

安装于泵控制柜的泵机组智能保护控制器完成泵的就地自动控制以及电动机的继电保护功能，是智能控制系统的执行单元。

装置在自动状态下，接受就地开机和主站遥控开机命令;在备用状态下，仅接受主站备用开机命令。装置在开机过程中，顺序进行判断开机条件、完成闸阀控制(可投退)、判断闸阀位置(可投退)、完成降压启动(以变压器降压启动为例)、实现全压运行等操作。在开机过程中，如果开机受阻，装置发出告警信号，同时发出全停命令。

可以通过就地停车和主站遥控停车两种方式完成人为停机操作。在开机过程中出现泵故障信号，也会进行停机操作。保护动作时，发出停车命令，不会进行关闸阀操作，如果需要在保护动作停车的同时关闸阀，可以通过出口编程实现。

4、系统特点

泵站智能控制器与泵机组保护控制器之间采用串行通信，泵站智能控制器作为主站，最多连接16台泵机组保护控制器，完成泵组的一键开机、水位开机、远方开机等功能。

泵站智能系统采用了基于系统参数整合的泵站专家控制系统技术。泵站专家控制系统技术根据环境变量、泵机组运行状态、泵效率参数等信息，优化了泵组投退组合与无功补偿等，节能降耗，延长了设备寿命，提高了泵站运行可靠性和经济性。

泵站智能系统采用了基于泵站场景特殊事件智能机器识别的泵站安全预防技术。机器视觉系统智能识别泵站场景，并对出现的特殊情况进行判断。在开机前自动检测安全管理区域并自动判别区域内的安全，当出现非安全状态时，自动闭锁泵组启动并预警，保证人员生命安全。在无人值班期间，能够自动判别区域安全状态，实现泵站的防盗、防破坏，减少财产损失，降低社会成本。

泵站自动化系统的操作采用与常规控制系统相同的按钮，泵站原有操作人员完全可以完成高度智能化的泵站智能系统的操作。

泵站智能系统采用了基于实时嵌入式平台的泵站热点数据无线定制点播和推送技术。系统采用控制器的实时嵌入式平台，将站内通信网络接入专用或公共信息网，各级管理和运行维护人员可以通过移动终端对泵站热点数据进行定制和点播，实现与智能泵站的交互管理;同时系统支持未来水利信息化等云计算系统，提高了管理效率和水平，降低了差错率，节约了管理成本。

五、实例分析

基于智能控制器的泵站自动化系统已于2011年3月在某省某泵站成功投运。泵站2台800kV・A主变分别接至两段0.4kV母线，每段母线接2台250kW电动机泵组。

系统除具有保护、控制功能外，还可根据无功功率进行电容器自动投切。系统具有信息化接口，可通过3G网络传输站内运行参数和安防画面。PAS651泵站智能控制器可实现水位采集并根据水位自动开停机，系统操作界面简洁，原有运行人员经简单培训即可掌握系统的所有操作功能。系统投运两年来，运行安全可靠，提高了泵站的运行管理水平。

结束语

本文提出了一种基于智能控制器的泵站运行管理环境自动化系统模式，系统采用常规的人机界面，可实现简易操作。在实现泵站自动化、信息化建设的同时，还可解决泵站无人值班时的设备安全问题。

参考文献

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现代化泵站广泛应用于城市供水、灌溉、排涝等各个方面，与生产生活息息相关。随着自动化技术的发展和完善，泵站自动化控制系统能够将控制、运行、管理集中于一体，实现泵站控制的自动化和智能化。本文分析了泵站自动化系统存在的一些问题，并探讨基于智能控制器的泵站自动化系统解决方案。

1.泵站自动化系统发展现状

我国大多数泵站自动化系统主要采用可编程逻辑控制器（PLC）为基础的分布式计算机监控系统，PLC的配置灵活，具有较强的安全性、可靠性和适应性，但它的开放性不强。中小型泵站在自动化系统设置中采用PLC的成本偏高[1]，自动化系统不适用于小型泵站，相反会增加小型泵站的施工操作步骤，造成资源的浪费，影响小型泵站系统功能的实现。目前我国运用自动化系统的泵站也存在一些问题，例如整体系统不完善，功能设计不合理，注重自动化忽视管理、缺乏设备维保措施等，甚至自动化系统在运行一段时间后就处于瘫痪状态，再加上技术人员的缺乏，使实际操作中无法发挥其功能性。

2.基于智能控制器的泵站自动化系统解决方案

为解决我国泵站自动化系统运行现状及问题，本文提出基于智能控制器的泵站自动化系统，其主要功能包括泵站电气量采集、水位采集、报警、一键开机、自动开机、远程控制等。基于智能控制器的泵站自动化系统的常规操作按钮与一般控制系统操作一致，有利于快速实现操作人员的智能化操作。

2.1 系统结构

泵站自动化系统的控制器设置在常规电气柜之内，二者是一体的，省去了另外设置单独控制柜的步骤，有效地节省空间和接线。系统的核心就是控制器，泵站智能系统主要由进线柜、泵控制柜、无功补偿柜、站用配电柜、安全预防系统等构成。其中，进线启动柜的功能主要包括接入总进线电源、进线继电的保护、泵站智能控制、信息数据的采集与交流、运行状态、参数提醒等；泵站控制柜在整个系统中的功能包括自动完成启动和停止、电动机的继电保护、运行状态及参数提醒等；泵站的配电由站用配电柜完成；安全预防系统能够保障系统的安全性，发挥出警告信号的作用[2]。具体系统结构如下图1所示：

2.2 站级智能控制器

泵站智能控制器具有一键开机、水位自动开机和远方遥控开机三种泵开机方式，整个装置在开机的过程中同时进行控制进、出水闸门的操作，若闸门操作失败系统会进行信号提醒，直至信号警告恢复正常才能二次执行泵开机操作。其中一键开机于传统水利系统的操作运行性质是一致的，便于工作人员的快速操作；水位自动开机是根据水位情况的泵开机操作，保障泵站无人值班情况下的系统操作；远方遥控开机是接受主站的开机命令后，运用智能控制器进行远程控制操作。泵站智能控制器全方位的实时监控泵站运行状态，并将信息及时发送至主站[3]。工作泵出现故障会造成停车现象，此时系统会自动选择启动备用泵进行操作，能够控制故障对泵站系统造成的影响。

泵站智能控制器具有一键停机、水位自动停机、远方遥控停机这三种停机方式，泵站控制器在接受到停车命令之后，会对其控制的系统内所有泵集中发出停车命令。如果“出水闸门关闭控制”在系统内显示投入使用，在泵自动停止之后系统会自动完成出关闭水闸门的实际操作。系统出水闸门关闭的操作中，如果出水闸门完全关闭，表明系统完成自动控制出水闸门的关闭操作，否则系统会自动发出警告提醒，报警并响起“闸门操作失败动作”的提示音；如果“出水闸门关闭控制”在系统内完全显示退出，则表示不需要进行相关实际操作。如果“进水闸门关闭控制”在系统内显示投入使用，泵站停止之后系统会自动操作并完成进水闸门的关闭。在关进水闸门的操作中，如果进水闸门完全关闭，表明关进水闸门控制完成，否则系统会自动发出警告提醒，报出“闸门操作失败动作”的提示音；如果“进水闸门关闭控制”在系统内完全显示退出，则表示不需要进行相关实际操作。

2.3 泵智能保护控制器

泵智能保护控制器安装于系统结构的泵控制柜中，其功能是就地完成泵站的自动化控制，有效地保障电动机继电功能的实现，泵智能保护控制器在整个智能控制系统中发挥重要的执行作用。泵智能保护控制器在自动状态下，其功能主要是根据主站的命令执行就地开机、主站遥控开机等具体操作；而在备用状态下，其主要功能是根据主站命令实施备用开机操作。泵智能保护控制器的开机也是按照步骤进行的，其主要步骤包括判断系统开机条件、完成闸阀的控制操作、判断闸阀位置、完成降压启动、实现全压运行等几个重要过程；如果智能保护控制器在开机过程中出现障碍或受阻，系统会立即发出警报提醒，发出全面停止操作命令后执行停止操作。也能够通过人为操作执行停车，其主要方式包括就地停车和主站遥控停车。在开机过程中系统如果出现故障和阻碍警报提醒，系统会自动实施停机操作。在执行保护状态中，系统如果发出停机命令信号，在此情况下关闸阀操作不会立即执行，但此时如果需要同时进行关闭闸阀的操作，利用出口编程能够实现保护与关闭闸阀的操作[4]。

2.4 系统特点

泵站智能控制器与泵机组保护控制器采用串行通信相互联系，其中泵站智能控制器是系统主站，能够同时连接16台泵机组保护控制器，共同完成泵组的一键开机、水位开机、远程控制开机等操作。

泵站智能系统运用先进的泵站专家控制系统技术，该技术能够根据环境、泵机组设备运行变化等数据信息，不断完善和优化泵组设备的组合，通过增加设备的使用率实现节能降耗的作用，提高泵站运行的经济效益。泵站智能控制系统还运用泵站安全预防技术，该技术能够智能识别和检测安全故障；该技术能够在开机前自动检测管理区域是否安全，若出现非安全故障或情况，系统会自动关闭泵组并发出警告信号，保障工作人员的安全；在无人值班期间利用自动检测功能保障区域的安全性，防止财产、设备等丢失、破坏现象。泵站智能系统还运用先进的泵站热点数据无线定制点播与推送技术，系统管理和操作人员可以利用网络实时了解各类热点信息，实现了泵站的智能化、网络化管理；系统利用先进的云计算技术，有效地提高了智能化管理水平和系统操作工作效率，节约管理成本。泵站自动化系统的操作与常规操作基本无差别，其按钮设置一致，促进操作人员尽快熟练智能操作。

3.结语

总之，泵站对生产生活具有重要意义，泵站自动化系统的完善有利于泵站运行的安全性和稳定性，并且能够实现泵站管理的现代化。基于智能控制器的泵站自动化系统采用与常规控制系统相似的自动化操作界面，运用先进的智能控制技术，实现泵站运行管理的自动化操作，保障泵站系统设备的安全和稳定。

参考文献：

[1]孙平安. 泵站综合自动化及其优化控制调节的研究[D].扬州大学，2012.

篇10

水利工程管理是当前保证水利工程正常运行的基础条件，并且也是关键内容，随着现代信息技术及自动化技术的不断发展，在水利工程管理中自动化控制技术也得到越来越广泛的应用，并且对水利工程管理有很大帮助。因此，在水利工程管理过程中，为能够使工作质量得到提高，应当对自动化控制系统应用进行科学分析，并且充分掌握，从而使水利工程管理得以更好发展。

1自动化控制系统工作原理

调水工程中需要使用大量水泵及其辅助设备来组成泵站系统，由于泵站机组容量的不断增大、泵站工程的安全可靠性和节约能源的要求不断提高。为了实现水资源的合理调配与使用，需要发挥泵站的最大效益。为了提高泵站运行的安全性和可靠性，需要有现代化的手段来对泵站的运营进行管理。因此，泵站实施自动化和信息化建设，是泵站日常运行管理工作科学化、规范化、现代化的重要举措，是为了上述目标的重要手段。同时对提高泵站运行管理工作效率，保证泵站长期高效、可靠的运行有重要意义。该系统的运用能够使泵站运行管理人员大大减轻其工作强度，另外还能够使泵站机电设备的综合使用效率以及寿命均得到有效提高，还能够使工作人员对泵站综合运行情况进行直接查询及了解，便于远程管理调度，对水利工程自动化管理水平提高有着十分重要的促进作用。

2水利工程管理中自动化控制系统的应用

2.1利用自动化控制系统监测控制水泵机组

水泵机组在泵站中属于十分重要的一种能源转换设备，其组成主要包括两大系统，即同步电动机与水泵。在水泵机组使用过程中，当开机时自动化控制系统首先应当将防洪闸门打开，同时将清污机启动，使其运行，并且应当对同步电动机组内的励磁系统进行动态检测，对其实际运行状态进行观察，注意是否良好。自动化控制系统内部存在自动判断程序，其能够对各类启动条件进行判断，在确定均与预设参数要求满足情况下，才能够继续进行开机控制。在水泵机组实际运行过程中，自动控制系统便开始进行实施监测，利用有关传感器元件对机组内部各个相关机构元件情况进行动态监测，利用内部运算程序能够对相关数据进行动态分析判断，可随时进行记录，并且实时进行调节，从而使机组运行能够保证处于最佳状态。在自动监测过程中，若有系统故障发生，自动控制系统可对相应执行机构进行实施操作，从而将报警或者事故跳闸等相关动作完成。

2.2利用自动化控制系统监测励磁控制系统

在机组启动以及实际运动过程中，对于励磁装置中晶闸管元件相关运行参数，利用自动化控制系统中上位机可实时显示，并且能够进行记录。在上位机上，相关工作人员依据调度参数可对任何闭环进行调节，从而能够实时调节切换机组恒电流运行、恒功率因素运行以及恒无功率运行状态。对于自动化控制系统而言，其所设置的为综合调节方式，即中控及现地相互备用。当自动化控制系统中上位机有故障出现时，运行人员可选择现地励磁综合控制单位执行，在现地单位中利用可视化人机互通触摸屏系统借助触摸软电子按钮或者键盘直接调节励磁系统，从而使机组运行可靠性得到有效提高。在系统实际运行过程中，当同步电动机有故障出现时，对于自动化控制系统而言，其不但能够利用上位监控系统通过声光等有关方式对中控运行人员进行报警提醒，使其及时排查相关故障单元，另外在现地触摸屏系统中还能够显示报警，避免工作人员出现误操作情况。

2.3利用自动化控制系统可视化监视泵站全局

对于自动化控制系统而言，其上位机中的可视化人机互通界面中，设置整个泵站层次重叠菜单的画面，其包括主变监视、电气主接线、开机及停机判断闭锁流程图、水泵机组单元监视以及油气水等，另外还包括闸门控制系统。在泵站运行管理过程中，相关工作人员只要利用鼠标对上位机各个功能菜单选项直接进行选择，便能够全方面了解整个泵站系统运行状态以及相关数据信息，从而能够将合理高效运行调度计划制定出来。为能够使管理工作更加方便，在自动化控制系统中，对于每个管理人员而言，其均设置密码，在管理界面上只有将正确个人信息输入，然后才能够利用自动控制系统管理整个泵站。另外，在自动化控制系统中，还有多层防护闭锁程序的设置，可有效避免出现人为误操作事故，使整个系统都能够保证高效稳定运行。

3结语

在水利工程管理过程中，为能够使管理工作水平及效率得到有效提高，应当对自动化控制系统进行合理应用，该系统的应用能够实现对水利工程中各个方面的自动化管理控制，对水利工程自动化管理水平的提高十分有利。相关水利工程管理人员应当对自动化控制系统应用熟练掌握，并且合理应用。

参考文献：

[1]徐建芳.自动化控制系统在水利工程管理中的运用[J].中国资源综合利用,2012(7).