摘要：当前，我国机械与电力领域的自动化技术伴随着科学技术水平的发展而逐步得到普及与应用，各领域都积极尝试创造自动化的控制模式。自动化水泵供水控制系统对我国供水业以及政府事业发挥着不可忽视的作用，应对自动化技术给予高度的关注与重视。本文针对自动化水泵供水控制系统的分析与研究展开相关的探究活动，望本次探究结果可以为相关研究活动提供参考与借鉴作用。

关键词：自动化水泵;供水控制系统;模式;研究

中图分类号：TP273;TU991文献标识码：A      文章编号：2096-6903（2021）08-0000-00

近年来，变频调控技术得到了突飞猛进的进步与发展，同时变频技术也受到了人们的高度重视与关注，在工业与生活领域供水系统中都已经广泛使用变频器。使用时间短、耗能高、易跳闸是工频控制系统的不足与缺陷，此设备一般需要长时间的快速运行，极易发生磨损，致使使用时间逐步减少，且需要借助调控阀门与电动机开关来调节压力数值，噪音大且系数以及功率因素特别低。本次探究活动集PLC、变频器与重要控制系统于一身，研发出具有高程度自动化水泵供水系统。此系统的优势主要表现为：使用便捷、安全性高、资金投入低、体积小等优势。可以实现水泵运转速度与流量相协调，不仅可以提高设备工作的效率，还可以起到节能减排的作用。因此，变频调速技术可以发挥以下作用：优化水泵供水流程、提高经济效益、恒定输出流量与恒定压力的作用。

1 自动化水泵供水控制系统综述

自动化水泵供水控制系统不仅可以操控供水的水量、水位以及时间，还可以操控企业用电承载量、泵阀锁的开关、水泵运行等。自动化水泵供水控制系统还可以实时监管与操控水泵作业中的数据以及参数，能够有效解析与调控企业能源的耗电高低期。此外，将计算有效融入自动化水泵供水控制系统中，可以对水泵系统作用状况实行远程操控，自动化水泵供水控制系统可以操控计算机对水泵作业情况与工作数据进行统计与分析，并将这些数据输送至水泵控制系统中，可以自动操控水泵的流量与水泵电机的运转。为满足自动化操控与管理的需求，自动化水泵控制系统应符合扩展性高的特性，在设计环节中重视提升其扩展性，应依据企业的具体需要可以随时增减操控节点。还应对安全性给予高度的重视，水泵可能会面临轴承温度过高、电机故障与水泵流量等问题，为有效预防此问题的发生，应在日常工作中做好提示与警示的工作。比如，每个水厂的水库储存量都会有最大与最小的限定值，无论是低于最小值还是高于最大值，自动控制系统都发出警报或者提示。应借助现成水泵作业的实时数据来判定水泵的工作状态，是否处于正常转台，实时数据包含水泵流量、电流、水位、电压、作业温度与阀门开启状态等等。借助以上实时参数能够深入剖析当前水泵的工作效率与耗电状况，对系统的正常运转起到一个保障的作用。

2 自动化水泵供水控制系统的控制原理

自动化水泵控制供水系统属于闭控制装备，能够借助PLC与变频器等以自动化的形式来调控水泵的运转，保障水泵供水的压力处于平稳的状态。当水泵管网出现压力过大的情况时，自动化水泵供水控制系统可以以自动化的形式来调控水泵的运转速度与流量，从而解决水泵压力过大的问题，有效稳定水泵压力，从而保障水泵的正常运转。自动化水泵供水控制系统是如何实现自动化调控水泵运行速度的呢？主要是以调控频率的方式来实现的。自动化水泵供水控制系统利用压力变送器来测量网管的出水压力，并且还可以将测量结果输送给PLD控制器，PLD经过解析并可以推算出合理的频率，并依据此标准来自动调节水泵，从而水泵实现自我调控。PID是PLC内置控制模式的核心部分，输送水管压力变送器和水泵预先设置的压力二者间的差数是∆ p，自动化水泵供水控制系统开展调控的核心依据也是∆ p。当∆ p不等于零时，PID就会进行核算∆ p的数值，基于制定的调控规律来改变PLC的输出数值，从而改变变频器的输出频率数值，保障水泵连接管出水压力的合理性。而∆ p等于零的时候，PID就会停止计算工作，变频器的输出频率值将会保持不变，保障水泵电机平稳运转。

3 自动化水泵供水控制系统的合理配置方法

3.1 自动化水泵供水控制系统的自动控制设备

PLC控制箱、计算机、电信号工控机、水泵数据显示屏与外围数据传感器是自动化水泵供水控制系统的组成部分。PLC控制箱模块能够调控编程，还可以实行PLC计算，PLC控制箱能够结合作业现场的信号来判断接受信号的种类，根据信号类型与种类以自动化形式展开调节。此外，还须设置摄像头，将摄像头安置于水泵作用现场，目的为查看与监管水泵的作业状态。水泵数据显示屏可以呈现水泵的相关数据与信息。计算机模块可以解析与备份自动化水泵供水控制系统中的相关数据。外围数据传感器可以获取水泵作业数据，数据包含超声水位计、水流量传感器与电机电流等等。除以上设备以外，自动化水泵供水控制系统为实现工作者可以远程调控水泵作业，须留出和工业网络接连的接口。水泵作业包含以下内容：水泵开闭状况、辅助泵的开关状态、阀门开关情况、管道流量状况、水位信号、压力状况、发电机的温度、电流量与电压状况等等，以上这些数据信息可以以网络的形式输送至控制中心，由相关操作者、计算机来对其进行解析工作，根据具体解析结果来自动化调节水泵作业。

3.2 自动化水泵供水控制系统的合理配置方法

自动化水泵供水系统关键设备是PLC，因为PLC有稳定水泵压力与输入采集信息的重要作用，水泵整个供水系统的稳定性受PLC软硬件质量和匹配度的影响，因此，应慎重与合理的选择PLC的硬件与软件。生产PLC设备的厂家很多，需要考虑水泵供水实际状况与PLC设备的质量来合理的选择PLC设备。此次研究的PLC设备由花西子公司所生产，其优势表现为：调节管网压力方面具有便捷性，为向变频器传送信号提供便利。还为水泵供水控制系统建立了模拟输入量，其中四种模拟输入（AI）与一种模拟输入（AO），模拟量为EM 235。其转矩與转速是正比例的关系，转速为NL，转矩为TL，空间转矩为TO。在水泵低速模式运转情况下，变频器应根据水泵供水系统的情况进行适度调节，TL比较低时应调至节能或者专用模式。此次探究对象是型号为MM440花西子变频器，具有质量高、功能强与动态性良好的优势，符合水泵高转矩与低转速的需求。依据水泵的实际供水需要在初始化程序内可以调控变频器的供水上下限值与供水压力数值。借助PID依据设置数值和被控制实际数值的差值来计算控制器的输出量。

4 自动化水泵供水控制系统的工作流程

排真空流程、闸阀操作流程、水位流量自动管理与调控流程、参数传送流程是控制系统的基本流程。

4.1 排真空流程

水泵的叶轮需要全部浸入水中水泵才可以运转，此时，水泵内将形成一个真空空间，在此基础上才可以完成排水操作。假如不符合上述的标准，或者真空不足都会导致泵抽不进水，或叶轮等旋转的零部件可能发生破损的现象，因此，在排真空流程中应利用射流阀来抽取真空，且应利用传感器实时监控水泵内的真空量，根据具体情况采取针对性的处理办法。

4.2 闸阀操作流程

闸阀操作流程属于操作环节之一，在启动过程中利用开关出水闸阀来调控离心式水泵的启动功率，此外，水泵关闭之前应先关闭闸阀，让水流动的速度慢慢减缓，然后在将水泵关闭。

4.3 水位流量自动管理与调控流程

为了实现水泵可以依据水位流量的状况来自动打开与关闭水泵的目标，自动化水泵供水控制系统的工作环节中不可缺少水位流量自动管理与调控的环节。如果水泵水位出现过低或者流量过大的现象，系统将依据实际情况与具体参数展开调节工作，视情况将阀门关闭或者将水泵暂停作业。如果水泵水位出现过高或者流量过小的现象，应视情况将水泵阀门加大或者将水泵开启。

4.4 参数传送流程

自动化水泵控制系统的核心环节是参数传送环节，PLC系统、中间继电器与接触器构成参数传送环节，水位可以通过水泵操作室的屏幕来实时显示。需要注意的是，備用水泵因长期不使用易出现受潮的现象，易引发机器故障，对此应给予密切的关注。为有效解决此问题，为及时发现机器故障与及时处理设备故障，应采用轮换的方法来对其进行监控。水泵供水系统依据水泵的开关数量将自动化的依次轮流打开与关闭水泵，当发现某台水泵或者某台水泵阀门出现故障，并对其进行检查与维修的时候，在轮流开闭水泵环节中应除去此台水泵，对其他水泵继续采用轮流法进行检查。

5 自动化水泵供水控制系统的具体功能

水泵的自动化控制伴随着我国电信技术和电力技术的发展而逐步趋向模块化，一种设备或多种设备组成一个模块，在设计自动化水泵供水控制系统环节中控制设备的选择与数据采集环节显得尤为重要。

5.1 手动调控模式

由人为手动的方式来打开或者关闭水泵设备被称为手动调节模式，为了可以实现手动调控模式，须要在控制箱上安装开启与关闭的选择按钮。除此以外，为可以实现灵活切换手动调控或者自动调控模式应在变频器操作页面调成手动或者自动两种操作模式。应根据水泵运行的实际状况来选择调控模式，根据情况切换手动调控还是自动调控模式，借助变频器依据设备的具体状况来针对性的调控水泵的关闭状态，水泵的运转效率由变频器来调控。一般针对运转时间多余24小时的水泵应用手动调控模式切换为其他水泵，除此之外，手动调控模式还可以用于自动化供水设备的故障检查与维修。

5.2 PLC调控模式

为达到节能减排与经济适用的效果，水泵供水系统需要采用变频器来对其进行合理与科学的调节，让水泵供水系统能够以自动化的方式进行运转，可以起到节能减排、经济合理的作用，且具有高程度的自动化优势，此系统的实用价值非常高。水泵供水系统的重要与核心调控环节是PLC调控模式，在自动化水泵供水系统中占据核心地位，PLC调控模式主要由三部分构成：PLC、PID和压力变送器。

在自动化水泵供水控制系统中采集信息和设备调节的工作由PLC调控模式负责。

与此同时，PLC调控模式还负责接受PID智能调控器与压力变送器所发出的AI与DI信号，压力一般为四至二十毫安。需要按照水泵的具体运行状态和时间来进行整体解析，依据解析结果来选择性启动哪一台水泵，普遍选择运转时间比较短且运转状态良好的水泵，这样可以有效降低水泵因运转时间过久或者长期不运转而发生故障的现象。与此同时，针对系统反馈的水泵流量与水泵运转时间等相关数据与信息PLC调控模式有累积与计算的功能。PLC调控模式可以对水泵进行自动化调节，并且可以根据中央控制层的具体命令来针对性的改变调节方法。为提高水泵操控的便捷性，为让值班工作人员更加便捷的掌握水泵实际运转状况，一般会设置一个触摸屏来为值班工作者提供水泵运转数据，值班工作者通过触摸屏即可掌握水泵运转的各项数据，值班工作者还可以随时调整与修改PLC的各项参数，促进水泵实现正常运转。

5.3 中央调控系统

中央调控系统对整个水泵供水系统发挥着宏观调控的重大作用，将水泵供水系统的各项参数与工艺呈现出来，主要针对水泵设备的控制画面，中央调控系统能够以直接的方式打开或者关闭调控，且可以以远程调控的方式来调节变频器的压力、频率与输出。中央调控系统能够依据取得的具体信息来设立各项信息数据库，还可以针对各种工艺参数与工艺数值开展解析活动，根据解析情况针对性的优化与完善现行的管理措施，在整体上提高经济效益。借助控制器显示屏即可对相关设备以直接的方式实现对远程调控的功能，且屏幕还能够呈现参数变化的动态、设备运转状况与事故报警等相关信息与数据，且设备故障报告与生产报告等信息可以以自动的方式形成。假如水泵供水系统发生故障，中央控制系统与PLC可以第一时间发现并且第一时间发出报警信息。

由上可知，近几年来，我国的科学技术水平发展速度越来越快，为符合时代的需求与发展的需要，应进一步完善自动化水泵供水控制系统，PLC设计的变频调速控制系统与传统水泵工频技术比较具有很大的优势，其优势表现为：稳定性高、资金投入低、节能减排等优势，还能够弥补水泵供水工频技术的不足，使用价值较高且值得推广与运用。本文针对自动化水泵供水控制系统的分析与研究展开了一些列的探究活动，研究内容主要包括以下几个方面：自动化水泵供水控制系统的含义、自动化水泵供水控制系统的控制原理、合理配置方法、工作流程与具体功能等内容，希望本次探究活动结果可以为相关研究活动提供一定的参考与借鉴价值。

作者簡介：蔡源（1970—），男，重庆涪陵人，本科，高级工程师，研究方向：国企党建、城乡自来水生产供应及水利水电工程投资、建设、运营管理等。

Analysis and Research on Automatic Water Pump Water Supply Control System

CAI Yuan

（Chongqing Water Resources Industry Co.， Ltd.，Chongqing 401121）

Abstract：At present， my country's automation technology in the field of machinery and electric power is gradually being popularized and applied with the development of science and technology. Various fields are actively trying to create automated control modes. Automated pump water supply control system plays an important role in my country's water supply industry and government undertakings， and automation technology should be given high attention and attention. This article launches related research activities for the analysis and research of the automated water pump water supply control system. It is hoped that the results of this research can provide reference and reference for related research activities.

Keywords：Automated water pump; Water supply control system; Mode; Research