梁梦颖

摘 要：针对宣钢目前各个泵站运行过程中自动化系统存在的不足之处，总结了泵站自动化系统设计和实现的关键点，阐述了泵站自动化系统在宣钢中的实际运用及其意义。

关键词：泵站；自动化系统；控制单元；运行参数

中图分类号：TH38 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.125

泵站通常由厂房、主设备和配套的水工设施等组成，主设备包括水泵、电动机和辅助设备。水泵站在运行过程中，需要根据用户的供水需求量进行泵的启动、停止以及阀门的开闭操作。在实际运行中，需要岗位值班人员进行大量的操作，推动泵站自动化系统的完善，有效提高泵站的自动化水平。

1 泵站自动化系统的定义

泵站自动化系统是随着单片机技术和微机远动技术的不断发展而产生的，泵站自动化系统包括了传统的自动化监控系统、继电保护系统以及其他辅助的自动化装置等，并在这个独立系统的基础之上，通过网络技术和数字通信技术将各个功能模块整合，形成了一套高度集成的自动化控制系统。泵站综合自动化系统的主要功能在集成原来各个独立系统具备的数据测量、继电保护、电动阀门控制、数据远传、遥控操作等功能的基础之上，利用强大的后台数据处理功能实现了泵站实时运行数据处理、故障分析、自动报表等功能。

泵站自动化系统实现了泵站运行数据的统一平台处理功能，取代了传统运行中的控制平台、测量表计等常规设备，大大提高了泵站自动化系统的集成度，实现了泵站设备的集中控制。

2 泵站自动化系统的功能要求

泵站自动化系统必须满足泵站实际运行中的监视、控制、操作功能。具体来说，应该包括以下几个方面。

2.1 实时采集、分析和传输设备运行参数

泵站自动化系统能够定期对泵站内各个设备的检测数据进行采集，经过数据分析，将各个数据显示在主系统人机界面对应位置。对上限的数据进行分析，及时反映出各个设备出现的问题，方便值班人员对设备运行状态进行检测和数据记录；对历史运行数据进行归档记录，方便日后在总结生产工艺和分析事故时调用历史数据；具有远程数据传输功能，可以将泵站关键数据经过调度转发协议转发至中心调度，以便实现泵站的综合管理和远程调度。

2.2 检测、分析泵站各个控制点的参数

泵站自动化系统中的监控画面实时显示了各个主要设备的运行状况，有利于值班人员及时掌握系统运行情况，同时，能够实现泵站运行过程中设备的状态分析和事故报警，将发生的各种故障及时通过人机界面弹窗和事故音响告警反映给值班人员。系统维护人员可以在系统中对各个设备运行参数的设定值进行修改，根据不同时期的设备运行情况设定各个参数的上、下限值，提高自动化系统监控功能的灵活性和实效性。

2.3 调节泵站设备

泵站自动化系统应该能够实现水泵的启停操作、阀门开度的控制和供水工艺的连锁，使操作员能在值班室内对就地的水泵进行启停操作，并通过内部设置的连锁工艺要求，避免值班人员出现对水泵和阀门的错误操作。泵站自动化系统应实现操作远方、就地的两地选择性，便于值班员根据实际运行情况选择在远方或就地位置对设备进行操作。

3 泵站自动化系统的结构

作为泵站的自动化控制系统，宜采用分层分布式系统结构，包括现场设备层、数据采集层、数据传输层、软件控制层四层结构，分别实现现场设备管理、数据采集、数据传输和综合管理功能。现场级应该采用总线式或者星形结构，有助于实现各个设备数据的集中采集；监督控制级应该采用与现场级同样的总线或星形结构；泵站的管理级可以在总线、星形结构之外选用环形结构；决策管理级应该采用网络结构来实现与管理级设备的通讯，并将系统处理后的数据通过企业内网进行调度转发。

设计泵站自动化系统时，应该将系统划分为五部分，包括数据采集系统、现场设备控制系统、仪表自动化系统、微机继电保护系统和监控系统。泵站的各台水泵、辅助设备、微机保护设备、智能监控设备都可以通过不同的协议接入到对应的系统模块中。泵站自动化系统除了运行的自动化系统软件外，还应增加工程师站，方便维护人员调整系统参数和修改控制指令。

4 泵站自动化系统设计的关键问题

4.1 选择集成度高的继电保护装置

泵站完成水泵电机启停控制操作主要依靠的是电动机对应的继电保护装置，采用功能完善的继电保护装置可以在实现电机运行保护和电机启停操作的同时，增加连锁工艺辅助点的接入和内部闭锁逻辑的设置，可以增强水泵及其辅助设备操作的可靠性。

4.2 正确划分自动控制单元

泵站的自动控制过程是由若干个独立的闭环控制单元组成的顺序控制系统，设计系统时，必须考虑控制的顺序和层次，不能将泵站的全部控制集中到一个控制单元内完成，对于关键设备，更应该建立独立的闭环控制单元，由此控制单元独立完成关键设备的控制任务，并能够按照设定好的控制程序顺序控制。

4.3 正确选择通讯协议

在设计泵站时，应该优先选择使用标准通讯规约的智能化自控设备，可以便捷地与主系统进行数据交换；对于泵站内出现的多种不同规约的通讯设备，其通讯协议转换应该由主站软件的通讯单元专门处理，避免在底层增加通讯转换单元；对于泵站内部大量的传感器，应该使用统一的标准信号输出，优先选择综合通讯能力强的智能化终端。

4.4 注重系统的兼容性和扩展性

对于目前功能日趋复杂的泵站自动化系统，在其集成度大大加强的同时，通讯兼容性问题也随之出现，因此，在选择系统组态软件时，应该注重软件对各种第三方智能设备接入的系统兼容性，为今后各种设备的接入搭建良好的软件平台。同时，必须注重系统的扩展性，方便增加功能模块，以便今后各种新型设备的运用。

5 结束语

通过本文的总结，我们对泵站自动化系统的设计与实施过程都有了清晰的认识，希望以此文为基础，针对生产设备的实际情况，提出实用性较强的泵站自动化解决方案。

参考文献

[1]樊志敏.泵站综合自动化系统控制功能的研究与实现[D].哈尔滨：东北农业大学，2006.

[2]令狐金卿，李泽滔.泵站自动化技术的探讨[J].现代计算机（专业版），2011（06）.

[3]谢波.我国泵站自动化设备运行现状及建议[J].中国水能及电气化，2009（Z1）.

〔编辑：王霞〕