泵站自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、泵站自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)擒要：通過分析國內(nèi)外已建泵站自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，特別是深圳市水務(wù)局下屬的東江水源工程管理處的三個泵站的實際現(xiàn)況，結(jié)合工藝設(shè)備智能化的發(fā)展趨勢，提出了建立一套測、控、管一體化自動化系統(tǒng)的設(shè)計原則，并利用該原則闡述常見泵站自動化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：泵站；PLC；自動化控制系統(tǒng)；設(shè)計1問題的提出隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市人口的增加以及居民生活水平的提高給城市建設(shè)與管理提出了更高更嚴(yán)的要求。而水資源的匱乏、水質(zhì)的惡化以及大量污水得不到及時的處理，則影響了整個城市的長遠發(fā)展規(guī)劃。許多城市不得

2、不通過長距離的引水工程來解決水源問題。深圳市東江水源工程管理處的“東部引水工程”就是為了解決深圳市民的用水大工程。而泵站的建設(shè)則是引水工程中最重要的一個環(huán)節(jié)。所以建設(shè)泵站的時候，也越來越重視泵站的運行管理水平和自動化水平。應(yīng)用自動化系統(tǒng)，不僅可以提高設(shè)備的運行效率和使用壽命，保證供水效果，而且可以降低勞動強度，減少人工，提高管理水平。而自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等的快速發(fā)展為建立一套高效實用的測、控、管一體化系統(tǒng)提供了條件。2自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀供水提升加壓泵站在工藝選擇上是根據(jù)供水性質(zhì)、流量和提升距離要

3、求、可用占地面積、投資規(guī)模等因數(shù)進行選擇。而自動化控制系統(tǒng)的建立也是根據(jù)工藝的要求而定的，但總的設(shè)計選型原則是：實用、先進、可靠。在已建成投運的泵站中，基本上都建立了一套自動化控制系統(tǒng)，由于建設(shè)年代不同、投資不同、設(shè)備選型及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置不同，操作人員和維護管理人員的素質(zhì)也不同，造成自動化系統(tǒng)產(chǎn)生的效果也大不一樣，具體表現(xiàn)在：自控系統(tǒng)配置選型不合理，過分強調(diào)系統(tǒng)余量，造成系統(tǒng)資源浪費。檢測儀表配置不合理，系統(tǒng)算法不完善，造成系統(tǒng)設(shè)計功能無法發(fā)揮，自控系統(tǒng)成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。各構(gòu)筑物工藝設(shè)備自帶小閉環(huán)控制系統(tǒng)與全廠自控系統(tǒng)不

4、匹配，造成系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)或系統(tǒng)不完整。電氣與自控的信號接口不完善，操作人員素質(zhì)參差不齊，因過分強調(diào)界面的友好，操作方便而影響自動化系統(tǒng)“全自動”功能的實現(xiàn)。生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)與管理系統(tǒng)分開建設(shè)，獨立運行，人為造成系統(tǒng)資源浪費，給管理帶來盲區(qū)。以上這些現(xiàn)象在每個泵站中不同程度上存在著，雖然有些是因為工程實施原因，有些是因為設(shè)備采購原因，有些是運行管理原因，但是歸根結(jié)底還是自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計問題。3自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計原則自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有多種形式，簡單的有PC+I／O板卡方式，實現(xiàn)單一的控制；高級的有DCS系統(tǒng)，適合

5、有多回路調(diào)節(jié)的控制對象；常見的有PC+PLC系統(tǒng)，在水工業(yè)有廣泛的應(yīng)用；還有流行的現(xiàn)場總線系統(tǒng)(FCS)。以上結(jié)構(gòu)的自控系統(tǒng)在不同泵站中均有應(yīng)用。盡管結(jié)構(gòu)不同，但系統(tǒng)的設(shè)計原則是一致的，那就是在保證系統(tǒng)滿足控制要求的前提下，提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)的附加值。自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計原則在不同階段有不同的體現(xiàn)。對于早期建成投產(chǎn)的提升或加壓泵站，自控系統(tǒng)的建設(shè)大多遵循實用為主，量力而行的原則。對于進口設(shè)備，設(shè)備自成系統(tǒng)，獨立運行；對于國產(chǎn)設(shè)備，大多以電氣控制為主。隨著控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的快速發(fā)展，以及水處理

6、工藝的變化，人們對生產(chǎn)過程“自動化”的需求越來越迫切，現(xiàn)在的系統(tǒng)設(shè)計除了實用外，還必須考慮可靠性和先進性。3．1測點分布的合理性原則提升或加壓泵站的原則是根據(jù)進水流量特性選擇合適的提升方式，在保證出水水壓和揚程的前提下，減少能耗，提高效率。自動化控制系統(tǒng)能實現(xiàn)“自動控制”的前提是工藝參數(shù)布點檢測合理，能全面監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)。因此系統(tǒng)設(shè)計原則之一就是根據(jù)自控系統(tǒng)自身的規(guī)律，結(jié)合工藝要求，選擇工藝參數(shù)的測點位置與數(shù)量，同時指導(dǎo)電氣完成設(shè)備運行狀態(tài)觸點的預(yù)留工作。3．2控制的實效性原則對于一個通用型的提升加壓泵站而言，自控系

7、統(tǒng)通常包括水質(zhì)檢測及加藥子系統(tǒng)、水泵電機運行子系統(tǒng)、輔助子系統(tǒng)、變配電子系統(tǒng)。而每一個子系統(tǒng)可能自成獨立的系統(tǒng)或主要工藝設(shè)備自帶小閉環(huán)系統(tǒng)。這種現(xiàn)狀給整個自控系統(tǒng)的實現(xiàn)造成了困難，更無法實現(xiàn)整體的協(xié)調(diào)控制，因此產(chǎn)生了控制系統(tǒng)的實效性原則。該原則要求各控制子站均連接在全廠網(wǎng)絡(luò)上，對于智能設(shè)備或自帶小閉環(huán)的設(shè)備，應(yīng)通過開放的通訊接口協(xié)議如RS485、MODBUS、MODBUS+、PROFIBUS等接人大網(wǎng)中，對于已自成系統(tǒng)的子站，應(yīng)通過RemoteI／O或通訊模塊直接連入網(wǎng)絡(luò)。所有信號的提取不是采用通訊電纜的方式，而是直接

8、利用接口通訊的方式進行。在此基礎(chǔ)上，開放所有的控制流程，實現(xiàn)工藝生產(chǎn)過程的順序控制、邏輯控制和批處理控制。3．3管理的規(guī)范性原則生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)是一個對立統(tǒng)一的整體。管理指導(dǎo)控制，控制為管理服務(wù)。管理的規(guī)范性原則就是要求管理系統(tǒng)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)建立在同一網(wǎng)絡(luò)平臺上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明交換與共享。同時以控制效果為基礎(chǔ)建立管理