泵站自动化系统的应用

泵站自动化系统的应用

0 引言

泵站自动化系统是泵站综合自动化系统的一个组成部分物。我公司的arb8000泵组自动化系统主要完成对水泵导叶、励磁系统、断路器、蝶阀、油压装置、空气压缩系统、冷却水系统、冷却水滤过器及排污阀和供水阀、轴密封冷却水滤过器、制动闸等设备进行程序控制，从而实现泵组的起机、停机等自动控制及调节功能，而且通过泵站层监控微机能实现机组所有控制设备的遥控操作。对于多台机组泵站的油压装置、空气压缩系统、集油箱油泵、渗漏排水泵、顶盖排水泵一般在公共控制屏上采用plc控制。

1 特点

1）采用国际著名厂商的可编程控制器和出口中间继电器，可靠性高，抗干扰强，可在恶劣环境下长期稳定地工作；2）可扩展性强，当现场设备控制方式改变时，可方便地修改控制方式和扩充控制设备i/o；3）可维护性强，系统有较强的自诊断性，当系统出现故障时，自动给出故障类型和故障部件，并自动退出故障设备的运行；4）实现泵组的自动控制与操作，减轻运行人员的劳动强度，提高操作的安全性，增强系统的稳定性；5）自动采集现场的各种状态开关量和模拟量，通过以太网或现场总线送往当地控制主站供存储和打印及同上级调度系统交换信息；6）可控制常规或微机励磁；7）可与当地控制主站配合实现泵组的“三遥”功能。

2 分类

按程控器个数分为单机型、双机热备型两种；按控制类型分为中控室集中控制、就地分散控制两种。

3 构成及功能

泵组自动化系统由泵组控制屏、辅机控制屏、公共设备控制屏等组成。

3.1 泵组控制屏

泵组控制屏由泵组保护测控、温度巡检装置、可编程控制器、出口中间继电器、常规显示仪表、控制开关、信号灯、直流电源装置等组成，如果需要可配一体化工控机，便于实现网络化。

3.2 泵组控制

泵组控制分为手动或自动分段程序操作，可以实现起动准备、开蝶阀、开导叶、加励磁、正常停机等功能。

当操作人员现地或远方发出启机命令后，首先检查机组是否满足启机条件，如果启机条件不满足，则给出现地信号和远方信号，操作命令自动撤消，当起机条件满足时，程序按步骤执行，控制励磁投入运行。当某一元件发生故障使操作程序不能继续执行时，则发出信号，定位故障，操作命令自动撤消。

4 可编程控制器plc

可编程控制器（简称plc）是直接对生产过程进行控制的控制系统，按照在plc机存贮器内存贮的程序，plc从所连接的输入设备

上采集数据，然后再利用这些数据监控被控制的系统。当程序要求进行控制时，plc机就把控制数据输出到所连接的控制设备上，使控制设备完成相应的功能。plc不仅可以完成简单、重复的控制任务，而且通过通讯模块和上位计算机相连，还可以对一个复杂的控制过程实现集中控制。

4.1 功能

泵站机组程序控制装置采用可编程控制器plc为控制主机，plc 系统由cpu模块、通讯模块、存贮器卡、i/o模块、ad/da模块、电源模块、机架、编程设备等构成。可实现机组起停、断路器及辅助设备的控制。

4.1.1 开关量输入

开关量输入信号包括控制操作信号（如程序选择开关、实施按钮、停机、事故停机等）和现场传感器信号（如流量、压力、液位、温度、位置及其它设备行程开关信号等）。

4.1.2 开关量输出

由plc模块输出的大部分信号需经过中间继电器隔离扩展后，分别去蝶阀、励磁、制动闸、吸尘器、冷却水、空压机、油压系统等设备控制箱，并发出起停等控制信号。

4.1.3 通讯功能

利用通讯口rs-422/485、canbus或以太网，机组起停控制的全过程直接从上位机读出、操作、记录、打印。

4.2 plc的特点

1）可靠性高，平均无故障时间（mtbf）不小于3×104h；2）抗干扰能力强，可在恶劣环境下正常工作；3）输出可不加中间环节，直接控制电磁阀和接触器；4）采用梯形图编程，易于掌握；5）体积小，模块化结构，易于扩展；6）可与上位计算机通讯，构成计算机监控系统。

4.3 应用实例

由于plc种类很多，现仅以施耐德公司的quantum系统为例对自动化系统做以简要说明。

modicon tsx quantum系统是具有数字量处理能力的专用计算机系统。quantum具有模板化、可扩展的体系结构，用于工业和过程控制。它包括quantum系列cpu、i/o模板、i/o接口、通讯模板、ad/da模块、存储器卡、电源和底板等。

cpu是位于quantum 本地i/o底板上的一个cpu模板。cpu是一种数字化的电子操作系统，它使用用户保存在可编程存储器中的指令进行操作。这些指令用于实现一些专用功能，诸如逻辑、过程控制、算术运算等，以通过数字量和模拟量输出对不同类型的设备装置和过程进行控制。

i/o模板是电气信号转换器，它将送至和来自现场装置的信号转换成cpu能够处理的信号电平和格式。

电源模板用于向底板上的所有模板供电。根据系统的配置，电

源有独立电源、独立可累加电源、冗余电源三种可选模式。

网络接口模板有9种网络接口模板，rio主站和分站模板使用基于s908的联网i/o配置。可通过单或双同轴电缆通讯，最远可达1500英尺。

dio通过modbus plus网实现。cpu或noms模板可以它们的modbus plus端口作为网络主站。

以太网tcp/ip模板使得quantum控制器与采用tcp/ip事实上标准协议的以太网上的设备进行通讯成为可能。

5结论

泵组自动化系统的优化，可使1个或多个泵站实现最优化的运行，大大减少泵站的电能损耗，从面了提高泵站的运行效率和自动化水平，减少运行检修人员的劳动强度，真正实现“减员增效”的经济目标。

参考文献

[1]问泽杭，张合朋.泵站综合自动化系统若干问题的探讨[j].中国农村水利水电，2002.

[2]陈虹，唐鸿儒.大型泵站综合自动化系统方案研究[j].中国农村水利水电，1998.