時(shí)間：2023-03-06 16:05:41
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關(guān)鍵詞：可編程控制器，真空泵站
中圖分類號： TV675 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
引言
真空泵站需要24小時(shí)連續(xù)工作，真空泵站長時(shí)間運(yùn)行，無法進(jìn)行正常保養(yǎng)好維護(hù)，容易造成傳動機(jī)構(gòu)故障，如傳動皮帶損壞、燃燒等，另外真空泵站的運(yùn)行噪音大，不利于維修人員實(shí)施監(jiān)控，為此對真空泵站系統(tǒng)進(jìn)行自動化控制，能夠消除安全隱患、保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。
1、真空泵站的構(gòu)成及功能
1.1真空泵站的構(gòu)成
真空泵站由3組真空泵機(jī)組和一個(gè)儲氣罐組成。
1.2各部件的結(jié)構(gòu)及功能
1.2.1真空泵機(jī)組
真空泵是用來抽空穩(wěn)定氣體的，其工作范圍為從大氣壓到泵極限真空之間的粗真空范圍。真空泵本身帶有防返油閥、氣鎮(zhèn)閥、出口過濾器、回油線路、冷卻油回路、溫度感應(yīng)開關(guān)等。真空泵由定位電機(jī)通過四條V型皮帶驅(qū)動。提供氣體壓強(qiáng)為-4～-6bar的壓縮空氣。
1.2.2 真空泵的工作原理
安裝在泵缸體中的偏心轉(zhuǎn)子有三塊葉片，它們把泵腔分成幾個(gè)隔室。每個(gè)隔室的容積隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)周期性改變。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，抽空腔的進(jìn)氣部分容積擴(kuò)張，將氣體通過吸入口吸入。氣體經(jīng)過污物防護(hù)罩，打開的防返油閥進(jìn)入泵腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，葉片從吸入口將泵腔部分分開。這部分泵腔體積減少，氣體被壓縮。氣體在略高于大氣壓時(shí)經(jīng)過排氣閥從泵腔中排出。
2、真空泵站的控制
真空泵站是對數(shù)控機(jī)床提供真空，用于裝夾（或輔助裝夾）板類毛坯零件。由于數(shù)控機(jī)床是24小時(shí)運(yùn)行的，這也就需要真空泵站24連續(xù)工作。真空控制系統(tǒng)通過控制真空泵與系統(tǒng)儲氣罐連接/配合工作,泵可以根據(jù)工作點(diǎn)的氣體用量來用壓強(qiáng)控制自動啟/停機(jī)。這樣在保證工藝正常工作的前期下，最大節(jié)能性的節(jié)省了電力消耗以及泵的使用時(shí)間。
3、真空系統(tǒng)的自動化控制
3．1 真空系統(tǒng)的控制
在真空控制系統(tǒng)的控主要由三個(gè)方面：抽真空、排液和防火報(bào)警構(gòu)成。
3.1.1抽真空的控制
圖3-1真空控制結(jié)構(gòu)圖
P1、P2、P3為三臺真空泵，V1、V2、V3為三臺真空泵的閥，V4為主管路閥
抽真空的控制可以采用自動控制和手動控制兩種。每臺泵均設(shè)有“正?！焙汀肮收稀眱煞N狀態(tài)。
手動方式
在手動狀態(tài)下，操作者可以控制每臺泵和閥門，泵的起停與壓力設(shè)定點(diǎn)無關(guān)。當(dāng)任何一臺泵出現(xiàn)報(bào)警（如電機(jī)過流或熱保護(hù)開關(guān)斷開）與該泵對應(yīng)的閥門也會自動關(guān)閉。其作用是防止真空油污染被抽容器。
自動方式
在自動控制中，系統(tǒng)設(shè)置3個(gè)壓力檢測開關(guān)。壓力低點(diǎn)S1,壓力高點(diǎn)S2,壓力報(bào)警點(diǎn)S3。壓力低點(diǎn)S1：泵自動停止壓力値，初始為100mbar,壓力高點(diǎn)S2,泵自動啟動壓力値，初始為200mbar,壓力報(bào)警點(diǎn)S3：系統(tǒng)提供報(bào)警，不影響泵的起停。為了防止三臺真空泵同時(shí)啟動，引起電網(wǎng)電流過大，而發(fā)生過流的現(xiàn)象，采取三臺真空泵分時(shí)啟動。
3.1.2自動排液程序
真空泵在進(jìn)行工作時(shí)，由于工件夾具的密封不好，容易把機(jī)床冷卻液吸入真空系統(tǒng)中，真空系統(tǒng)中，吸入過量的冷卻液，會造成真空過低，為此排液程序是必不可少的。
真空泵排水管路結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2所示
其中YV6,YV7為直流電磁閥，YV6為常開，YV7為常閉，YV8、YV9為直流流電磁閥，YV8為放氣閥YV9為放水閥。使用兩個(gè)信號燈表示運(yùn)行狀態(tài)，綠色表示運(yùn)行，紅色表示排水。
4、真空控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4．1 PLC可編程控制器的選擇
選擇三菱可編程控制器，其型號為：MELSEC-FXIS-10MR。三菱MELSEC-FXIS-10MR可編程控制器有兩個(gè)突出的特點(diǎn)：一是內(nèi)置時(shí)鐘功能，將時(shí)間精確到千分之一秒，可進(jìn)行時(shí)間控制；另一特點(diǎn)是通過內(nèi)置開關(guān)可進(jìn)行RUN/STOP的操作，同時(shí)也可以從設(shè)備或一般的輸入端子下達(dá)RUN/STOP的命令。MELSEC-FXIS-10MR可編程控制器是10點(diǎn)計(jì)數(shù)電源。適合與真空泵的控制，在每個(gè)工作周期內(nèi)，為讀到新的脈沖信號，刷新新的執(zhí)行命令。
4．2測速傳感器的選擇
根據(jù)理論計(jì)算，使用的電機(jī)為三相異步電機(jī)，按照四極，兩個(gè)極對數(shù)計(jì)算，其理論額定轉(zhuǎn)速為1500rpm，實(shí)際轉(zhuǎn)速為1200rpm，再經(jīng)過一個(gè)三級減速，其速度變?yōu)?00rpm。我們選擇BF3RX型光纖傳感器，因?yàn)楣饫w傳感器適應(yīng)比較惡劣的環(huán)境，抗干擾能力好。
4．3電氣線路的設(shè)計(jì)
在電氣控制線路中，共控制三路真空泵機(jī)進(jìn)行工作，每路設(shè)有安全保護(hù)電路，繼電器保護(hù)和短路保護(hù)。在控制面板上設(shè)有各個(gè)真空泵機(jī)的啟動和停止按鈕。三個(gè)計(jì)數(shù)傳感器和一個(gè)24V穩(wěn)壓電源，8個(gè)電磁閥。控制電路中，使用16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)：輸入點(diǎn)為3個(gè)計(jì)數(shù)檢測點(diǎn)，3個(gè)泵啟動和3個(gè)泵復(fù)位，3個(gè)壓力檢測點(diǎn)，3個(gè)電機(jī)過流保護(hù)點(diǎn)，1個(gè)自動運(yùn)行按鈕；輸出點(diǎn)為3個(gè)泵停機(jī)信號，3個(gè)泵報(bào)警，兩個(gè)指示燈，8個(gè)電磁閥。
4．4 PLC程序的編制
PLC編制主要從真空泵起停、自動排水和安全報(bào)警三個(gè)方面下手。圖4-1為真空泵啟動部分梯形圖，圖4-2為自動排水部分梯形圖，圖4-3為安全防火報(bào)警部分梯形圖。
圖4-1真空泵啟動部分梯形圖
圖4-2自動排水部分梯形圖
圖4-3安全報(bào)警部分梯形圖
4.4.1安全報(bào)警梯形圖說明
當(dāng)啟動真空泵工作時(shí)，將控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)到自動控制部分。隨著主接觸器的MC吸合，其輔助觸點(diǎn)也隨著主控制器吸合而帶電，這時(shí)可編程控制器在X003高電平時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)。在可編程控制器進(jìn)入工作狀態(tài)后產(chǎn)生一個(gè)2秒的延時(shí)工作指令T0。在這2秒的時(shí)間內(nèi)，使真空泵的起動電機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)，進(jìn)入正常工作的工作轉(zhuǎn)數(shù)。在產(chǎn)生這個(gè)延時(shí)指令后，可編程控制器進(jìn)入一個(gè)10秒的監(jiān)測工作周期，也就是圖中的T0處在高電平時(shí)進(jìn)入計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)，可編程控制器內(nèi)計(jì)數(shù)器也隨之啟動，進(jìn)行傳感器傳遞過來的脈沖數(shù)值進(jìn)行讀取。在這個(gè)10秒的工作檢測周期內(nèi)需至少檢測到傳感器傳來的轉(zhuǎn)動脈沖，才能保證其整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。如果在這個(gè)是計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)可編程控制器讀取不到50轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動脈沖，可編程控制器將會發(fā)出停止工作指令，整個(gè)系統(tǒng)存在故障，不能進(jìn)入工作程序，切斷整個(gè)剛啟動的控制系統(tǒng)，停止電機(jī)工作，并且開啟報(bào)警系統(tǒng)，傳遞到報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。如果可編程控制器內(nèi)的計(jì)數(shù)器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)讀取到傳感器傳來規(guī)定的脈沖值，則整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。在設(shè)計(jì)這個(gè)程序的系統(tǒng)時(shí)，每完成一個(gè)工作計(jì)時(shí)周期后，可編程控制器進(jìn)入一個(gè)復(fù)位的周期。復(fù)位的響應(yīng)時(shí)間為100毫秒。在這100毫秒的復(fù)位周期內(nèi)，計(jì)數(shù)器CO;時(shí)間繼電器T1也進(jìn)行復(fù)位，清空讀取的數(shù)值，為下一個(gè)工作周期做好讀取數(shù)值的準(zhǔn)備。
為了保證每次檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，在復(fù)位周期后增加了一個(gè)震蕩周期脈沖，來保證可編程控制器清空讀到的程序。為了使可編程控制器復(fù)位時(shí)的準(zhǔn)確性或存在一些故障時(shí)不能自動復(fù)位，在復(fù)位的過程中增加了手動復(fù)位；這個(gè)復(fù)位程序的設(shè)計(jì)是為了維修的方便。為了保證整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，在程序設(shè)計(jì)時(shí)增加一條指令，也就是每次開始工作前進(jìn)入一個(gè)震蕩周期進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)位。在對可編程控制器進(jìn)行復(fù)位時(shí)設(shè)計(jì)了每項(xiàng)工作指令的單獨(dú)復(fù)位指令。而在對報(bào)警系統(tǒng)的復(fù)位時(shí)采用了手動復(fù)位和時(shí)間控制，每當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，可編程控制器進(jìn)入報(bào)警計(jì)時(shí)，程序沒認(rèn)為10分鐘。如果在這10分鐘內(nèi)工作人員無法發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障報(bào)警，在10分鐘后可編程控制器將關(guān)閉報(bào)警系統(tǒng)閃爍的燈光，防止出現(xiàn)各種隱患。
【關(guān)鍵詞】泵站；自動化；控制
泵站在各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中有非常重要的地位。在我國，泵站在管道輸送工作中發(fā)揮著極其重要的作用，用途極為廣泛。運(yùn)用管道輸送煤炭，需要制漿廠、管道與泵站等設(shè)施。自上世紀(jì)90年代以來，泵站逐漸開始采用自動化控制系統(tǒng)，逐漸形成了相關(guān)的技術(shù)。泵站自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要做到安全可靠和利益最大化，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、故障報(bào)警、系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)信息通訊等功能。
1 泵站自動化控制系統(tǒng)的原則
泵站一般可分為三種類型，一是半自動化泵站，這種泵站機(jī)組工作需要人為啟動和停止；二是全自動化泵站，這種泵站主要是通過壓力繼電器控制，繼電器一般設(shè)置在進(jìn)出管道上，機(jī)組采用閉環(huán)控制的方式；三是綜合自動化泵站，這種泵站目前較為流行，主要是分層分布式系統(tǒng)。
目前自動化泵站在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候都追求效益的最大化和性能可靠性，并要求設(shè)計(jì)應(yīng)用要符合具體的工作環(huán)境。自動化泵站安裝運(yùn)用要也要從資金、技術(shù)、人力等實(shí)際情況出發(fā)。在進(jìn)行自動化設(shè)計(jì)時(shí)，要注意正確處理泵站測量系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的關(guān)系。目前自動化控制系統(tǒng)都與測量系統(tǒng)有機(jī)融合，泵站中的繼電保護(hù)器不僅對非電量進(jìn)行測量，而且對設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電量進(jìn)行測量，減少了設(shè)備構(gòu)成與成本，加強(qiáng)了對保護(hù)回路的監(jiān)控。泵站自動化控制的層次要清晰，合理而明確地區(qū)分順序控制與若干獨(dú)立閉路循環(huán)。為了降低風(fēng)險(xiǎn)，要避免把所有的控制任務(wù)交給一個(gè)控制設(shè)備。泵站的輔機(jī)系統(tǒng)要采取獨(dú)立封閉循環(huán)控制。泵站的自動控制系統(tǒng)要具備一定的兼容性，能夠根據(jù)工作需要和技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行有效擴(kuò)展。
2 泵站自動化控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成
計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、視頻成像系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)是組成泵站自動化控制系統(tǒng)的重要部分。這些部分負(fù)責(zé)完成對泵站機(jī)組、閘門、供電和配電系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等泵站重要設(shè)備的參數(shù)監(jiān)測和控制，并且能夠根據(jù)需要傳送或者接收重要數(shù)據(jù)、圖像和指令。自動化控制要完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制，對現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)控以及對輔助設(shè)備的監(jiān)測，并在一定范圍內(nèi)進(jìn)行通訊。其中，對開啟關(guān)閉煤炭輸送泵站，對機(jī)電的保護(hù)，以及對各種設(shè)備的檢測是自動化控制最關(guān)鍵的程序，而且要盡量完成由設(shè)備動作、所處環(huán)境、系統(tǒng)狀態(tài)相結(jié)合的聯(lián)動。
在整個(gè)自動化控制系統(tǒng)中，其設(shè)備根據(jù)自動化的程度可以分為三個(gè)級別，分別為就地、自動和遙控。就地，是指需要手動完成的操作，如開關(guān)機(jī)等。自動，是指按照控制箱內(nèi)的PLC進(jìn)行自動操作，實(shí)際上是半自動。遙控，是指對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，又可以分為遠(yuǎn)程手動和遠(yuǎn)程自動。如果開關(guān)是遠(yuǎn)程自動的狀態(tài)，PLC以及中控室可以手動操控設(shè)備，如果開關(guān)是遠(yuǎn)程自動的，PLC可以按照工作環(huán)境和條件進(jìn)行自動操作。自動化控制系統(tǒng)除了配備一個(gè)控制中心以外，還有四個(gè)子控制室，子控制室通過網(wǎng)絡(luò)與控制中心進(jìn)行通話和數(shù)據(jù)傳輸，完成監(jiān)測與控制的任務(wù)。
控制室中安裝著上位機(jī)，設(shè)兩臺監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)服務(wù)器，以及一臺通訊用的服務(wù)器和一臺視頻數(shù)據(jù)服務(wù)器?？刂品?wù)器之間是互相備用的關(guān)系，以防有一臺服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)數(shù)據(jù)不會丟失。通訊服務(wù)器主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控通訊，對遠(yuǎn)方設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行集中化控制。子控制室泵組子系統(tǒng)LCU1的控制對象是多臺電泵，一旦主機(jī)泵站發(fā)生事故或故障導(dǎo)致跳閘的時(shí)候，要對主機(jī)泵站閘門進(jìn)行關(guān)閉。公用子系統(tǒng)LCU2中配備PLC柜，對10KV電壓開關(guān)柜和0.4KV低壓開關(guān)柜、變壓器、直流柜、清污機(jī)、傳送機(jī)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，任何故障信號都難以逃過它的監(jiān)控。節(jié)制閘子系統(tǒng)LCU3配置PLC柜，在節(jié)制閘開關(guān)平臺上安裝，對閘門開度、限位開關(guān)等進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，并按照控制室的命令對閘門開關(guān)進(jìn)行有效控制，對設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行深層次的故障檢測。閘門液壓子系統(tǒng)LUC4一般安裝在油泵房之內(nèi)，對多面工作閘門的液壓信號進(jìn)行采集，對故障進(jìn)行報(bào)警。一旦主泵發(fā)生事故或應(yīng)急停機(jī)時(shí)，關(guān)閉主泵的閘門。
3 泵站自動化控制系統(tǒng)的功能
泵站自動化系統(tǒng)應(yīng)該具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、故障報(bào)警、系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)信息通訊等功能。
泵站自動控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)下屬設(shè)備擁有各種復(fù)雜的運(yùn)行參數(shù)，這些運(yùn)行參數(shù)連同設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)會通過I/O通道傳輸或者現(xiàn)場采集到LCU，通過一定的數(shù)據(jù)處理之后，各類供系統(tǒng)和操作者參考的數(shù)據(jù)就形成了。其中，對于電泵和閘門開啟的高度、電器系統(tǒng)等設(shè)備或數(shù)據(jù)，會進(jìn)行周期性采集，按照一定的格式進(jìn)行集中處理，形成可以保存的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。對于故障信號等數(shù)據(jù)，自動控制系統(tǒng)能夠迅速自動做出反應(yīng)，通過一定操作解除故障。對這些信號進(jìn)行定期掃查，并對數(shù)據(jù)的合理性和有效性進(jìn)行判斷。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的格式化程序處理也存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。對于脈沖量，自動化系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)合理性進(jìn)行判定、檢錯(cuò)處理、標(biāo)度變換等處理，并經(jīng)過格式化后存入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)在輸出各種操作的指令之前會進(jìn)行檢驗(yàn)判斷，確定沒有誤差后才傳送給執(zhí)行系統(tǒng)。
泵站自動化控制系統(tǒng)控制的設(shè)備除了主機(jī)機(jī)組、輔助設(shè)備之外，還包括各種變壓器、電容器、勵磁設(shè)備、閘門系統(tǒng)等。操作人員通過泵站自動控制系統(tǒng)可以在屏幕上看到各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。這種實(shí)時(shí)監(jiān)控大大提高了設(shè)備運(yùn)行效率?？刂葡到y(tǒng)對特定的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，一旦參數(shù)超出了早先預(yù)定的合理范圍，就會發(fā)出報(bào)警，并自動記錄和打印。一些很重要的數(shù)據(jù)會被保存下來并進(jìn)行相關(guān)技術(shù)分析。設(shè)備故障發(fā)生的順序也會被記錄下來，并完成對整個(gè)事故的排序記錄和打印工作?？刂浦行牡牟僮魅藛T利用主控站的人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控，可以自動開關(guān)機(jī)，自動使泵閘開啟或關(guān)閉，操作各種輔助設(shè)備，設(shè)定各種限值，處理各種信號，對泵組的開關(guān)順序進(jìn)行控制。一旦閘門在運(yùn)行過程中發(fā)生故障或遇到意外情況，監(jiān)控主機(jī)能夠及時(shí)發(fā)出命令叫停操作。
此外，自動化控制系統(tǒng)具備語音提示的功能，系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)能夠發(fā)出語音提示，如果有故障發(fā)生也能通過通信系統(tǒng)向人員進(jìn)行報(bào)警。主控制室能夠通過網(wǎng)絡(luò)通訊與上級部門和各個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊，使數(shù)據(jù)和命令上傳下達(dá)。系統(tǒng)主機(jī)與各設(shè)備之間也能夠進(jìn)行快速安全的數(shù)據(jù)通信，使整個(gè)泵站高效運(yùn)行。
4 結(jié)語
泵站自動化控制是一種不斷發(fā)展的技術(shù)，也是一個(gè)自動化程度不斷提高的過程。雖然泵站自動化的設(shè)計(jì)和程序運(yùn)行是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，但是其設(shè)計(jì)理念以及設(shè)計(jì)的目標(biāo)都應(yīng)從系統(tǒng)的使用性、安全性、高效性出發(fā)，既追求了最大效益，又能夠合理的統(tǒng)籌安排，運(yùn)用資金和技術(shù)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)和社會效益的最大化?，F(xiàn)在隨著煤炭科學(xué)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的自動化設(shè)備和管理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，相信必將給泵站自動化控制技術(shù)帶來新機(jī)遇。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：泵站自動化控制系統(tǒng)特點(diǎn)功能
Abstract: China's multi pump station, wide distribution, almost all provinces and autonomous regions and municipalities directly under the central government have pumping stations, mainly for flood control, irrigation, drainage, water supply etc.. The last century fifty or sixty's pumping stations are using conventional protection and control, to in the late 90's began to use the automatic control system of pumping station automation equipment, relative to the European and American developed countries control system there are still many gaps. With the recent city construction scale is continually expanding, city water, city drainage automatic control requirements more and more. Therefore, a set of integrated automation system is required to complete and rational operation of these components, and complete the protection, these components control. This paper describes the composition and characteristics of comprehensive automation of pumping station control system. Combined with the comprehensive automation of pumping station system development experience. On the comprehensive automation of pumping control system detailed description, so that more people understand and application.
Keywords: pumping station automation control system features
中圖分類號：O652.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）
一、泵站綜合自動化系統(tǒng)的特點(diǎn)：
1、高度的可靠性：系統(tǒng)采用成熟的全開放式分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，上下控制層采用現(xiàn)場總線通訊模式，大大提高了系統(tǒng)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換速度和系統(tǒng)通訊工作的穩(wěn)定性。
2、高度的實(shí)時(shí)性：系統(tǒng)能適應(yīng)泵站現(xiàn)場環(huán)境的要求，實(shí)時(shí)性好，抗干擾能力強(qiáng)。
3、良好的開放性和擴(kuò)充性：專用現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的采用使系統(tǒng)設(shè)備可方便靈活的進(jìn)行擴(kuò)充。所有的硬件均為模塊化，構(gòu)成一個(gè)通用、開放的結(jié)構(gòu)體系；應(yīng)用軟件采用OPC技術(shù)，使得系統(tǒng)應(yīng)用軟件構(gòu)成一個(gè)開放式的接口環(huán)境。
4、完備的安全性：系統(tǒng)對每一功能操作提供檢查和校核，操作有誤時(shí)，被禁止并報(bào)警：在人機(jī)通信中設(shè)置操作口令，按控制層次實(shí)現(xiàn)操作閉鎖；系統(tǒng)采用冗余和模塊化技術(shù)，使系統(tǒng)的局部故障不影響系統(tǒng)整體的正常運(yùn)行。
5、完備操作性：系統(tǒng)采用全漢化界面，使運(yùn)行人員可方便直觀的進(jìn)行遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)控制和操作。
6、可維護(hù)性：系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)模式，設(shè)備的模塊化使技術(shù)人員在方便的對必要的設(shè)備進(jìn)行更換和維修，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
7、良好的友善性：采用全漢化界面，操作方便，人機(jī)接口功能強(qiáng)，符合泵站運(yùn)行人員的操作習(xí)慣。
8、設(shè)計(jì)的合理性：嚴(yán)格按照系統(tǒng)的電氣主接線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，并充分考慮用戶的實(shí)際情況及要求，使系統(tǒng)布局合理，美觀實(shí)用。
二、泵站系統(tǒng)主控級的主要功能：
系統(tǒng)主控級的主要功能包括：1．?dāng)?shù)據(jù)采集與處理；2．安全運(yùn)行監(jiān)視；3．實(shí)時(shí)控制與調(diào)整；4．監(jiān)視、記錄、報(bào)告；5．事件順序記錄；6．事故追憶和相關(guān)量記錄：7．正常操作指導(dǎo)和事故處理操作指導(dǎo)；8．?dāng)?shù)據(jù)通訊；9．屏幕顯示；l0．泵站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理；lI．系統(tǒng)診斷。各主要功能闡述如下：
1.主控級自動采集和處理泵站設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)．主要采集的數(shù)據(jù)及處理功能為：
主控級收集由現(xiàn)地控制單元采集的電氣量；各現(xiàn)地控制單元將采集到的電度量上送主控級進(jìn)行處理：主控級自動從各現(xiàn)地控制單元采集非電量：對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類篩選及整理．去除無用的數(shù)據(jù)后，將“壓縮”了的數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫。
2.安全運(yùn)行監(jiān)視包括全站運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視及參數(shù)在線修改、狀態(tài)監(jiān)視、越限檢查、過程監(jiān)視、趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：
(1)安全運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視及參數(shù)在線修改：值班人員可對全站各主設(shè)備及輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視控制和在線修改。對系統(tǒng)中的所有設(shè)備．只有具有一定操作權(quán)限的值班人員才能在線修改相應(yīng)權(quán)限的運(yùn)行參數(shù)。
(2)狀態(tài)監(jiān)視：狀態(tài)分兩類。一類為自動狀態(tài)，如水泵的自動起動等；另一類為受控狀態(tài)，就是由來自人工控制的命令所引起的狀態(tài)。
(3)越限檢查：能夠檢查設(shè)備越限狀態(tài)并發(fā)出報(bào)警，越限狀態(tài)信號在CRT上顯示并記錄。
(4)過程監(jiān)視功能：監(jiān)視水泵各種運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)換過程所經(jīng)歷的各主要操作步驟。
(5)趨勢分析功能：分析水泵運(yùn)行參數(shù)的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障征兆，提高水泵運(yùn)行的安全性。
(6)輔助設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視和分析功能：監(jiān)視水泵及泵站各間歇運(yùn)行的輔助設(shè)備(如排水泵、空壓機(jī)等)起動次數(shù)、運(yùn)行時(shí)間和間歇時(shí)間。通過數(shù)據(jù)變化情況，分析其對應(yīng)的設(shè)備是否異常。
(7)監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視功能：監(jiān)控系統(tǒng)的硬件或軟件發(fā)生事故則立即發(fā)出報(bào)警信號，并顯示和打印記錄，指示故障部位。
3.實(shí)時(shí)控制與調(diào)整：
(1)操作員可通過操作員站的顯示器、鍵盤等，對監(jiān)控對象進(jìn)行水泵的啟停、定值和限值的設(shè)定、報(bào)警復(fù)歸等控制與調(diào)節(jié)。
(2)自動功率因數(shù)控制：按照電力系統(tǒng)的要求。自動投切電容器。
4.監(jiān)控和事件記錄：
(1)監(jiān)視：中控室的監(jiān)控機(jī)配有彩色CRT顯示器，用于顯示泵站的運(yùn)行情況。同時(shí)，配備一套馬賽克模擬屏，模擬顯示泵站的運(yùn)行情況。
(2)記錄、報(bào)告：把全站所有監(jiān)控對象的操作、報(bào)警事件及實(shí)時(shí)參數(shù)報(bào)表等記錄下來。并顯示和打印。
5.記錄、報(bào)告的主要內(nèi)容：
記錄、報(bào)告的主要內(nèi)容包括：1)操作事件記錄；2)報(bào)警及事件記錄；3)定值變更記錄；4)報(bào)表；5)趨勢記錄；6)事件SOE記錄。
6.故追憶和相關(guān)量記錄：
記錄在事故發(fā)生前5s和后20s時(shí)間里重要實(shí)時(shí)參數(shù)的變化情況。
7.正常操作指導(dǎo)和事故處理操作指導(dǎo)：
(1)正常操作：能根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)判斷設(shè)備是否允許操作并給出相關(guān)的標(biāo)志。
(2)事故處理：在出現(xiàn)故障征兆或發(fā)生事故時(shí)，由監(jiān)控系統(tǒng)提出事故處理和恢復(fù)運(yùn)行的指導(dǎo)性意見。
8.數(shù)據(jù)通信：
(1)通過一路載波通道，一路光纜通道，與水調(diào)部門通信。同時(shí)。通過一路光纜通道與電力調(diào)度部門通信。
(2)可實(shí)現(xiàn)與MIS系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)等接口通信。
(3)可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場各控制單元間的相互通信。
9.屏幕顯示：
畫面顯示是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能之一，畫面調(diào)用將允許以自動或召喚方式實(shí)現(xiàn)。畫面種類包括各種系統(tǒng)圖、棒形圖、曲線、表格、提示語句等。畫面清晰穩(wěn)定、構(gòu)圖合理、刷新速度快且操作簡單。
10.泵站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理：
積累泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)，為提高泵站運(yùn)行、維護(hù)水平提供依據(jù)。
11.系統(tǒng)診斷：
(1)系統(tǒng)設(shè)備硬件故障診斷包括對各工作站計(jì)算機(jī)及設(shè)備、通訊接口、通道等的運(yùn)行情況進(jìn)行在線和離線診斷，故障點(diǎn)能診斷到模塊。
(2)軟件故障診斷：軟件運(yùn)行時(shí)，若遇故障能自動給出故障性質(zhì)及部位，并提供相應(yīng)的軟件診斷工具。
三、泵站綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)
泵站實(shí)現(xiàn)自動化，不僅可以避免誤操作，防止運(yùn)行事故，減少運(yùn)行人員； 并可以提高設(shè)備和工程利用率、延長設(shè)備壽命、實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。泵站自動化應(yīng)是泵站運(yùn)行管理發(fā)展趨向。
1、泵站的基本模式兩種：為全自動化方式、半自動化方式。（1）全自動化方式：泵站是靠設(shè)置在前池或出水池上的水位繼電器(壓力變送器)控制機(jī)組的啟動、停機(jī)或進(jìn)行各種調(diào)節(jié)。當(dāng)水位(或壓力、壓差)上升或下降到限定位置時(shí)，發(fā)出動作信號傳給控制臺的線路繼電器或計(jì)算機(jī)。當(dāng)線路繼電器動作時(shí)，按規(guī)定程序動作(啟動或停機(jī))的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也發(fā)生動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常由時(shí)間繼電器和控制啟動 (或停機(jī)) 程序的繼電器或?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種自動方式對泵站設(shè)備的技術(shù)要求高，要有較完備的運(yùn)行可靠性和自動處理運(yùn)行故障的能力。全自動化泵站除了控制機(jī)組的啟動和停機(jī)之外，對于進(jìn)出水管道的工作壓力、電動機(jī)溫升、軸承與填料函的溫度、泵站的引入母線與自動控制母線上的電壓等，都以作用在事故繼電器上的特殊繼電器(傳感器、變送器)進(jìn)行監(jiān)視。一旦工作狀況超越規(guī)定值，事故繼電器動作，使工作機(jī)停機(jī)，在有備用機(jī)組場合，可使備用機(jī)組自動投入。發(fā)生事故的機(jī)組，只有在消除了故障的原因之后才能再次啟動。
（2）半自動化方式：對于經(jīng)濟(jì)條件較差，資金投入不足的泵站，可以采取比較筒單的半自動化計(jì)算機(jī)監(jiān)控方案。這種方式可根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件適當(dāng)?shù)販p少傳感設(shè)備采用開環(huán)控制。即無執(zhí)行元件，通過計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算出的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以通過手工方法進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)。對于泵站技術(shù)改造，可以采用計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)控系統(tǒng)。泵站控制操作仍由常規(guī)裝置來完成，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、優(yōu)化計(jì)算、事故記錄、打印制表等。其優(yōu)點(diǎn)是在運(yùn)行中即使監(jiān)控系統(tǒng)本身發(fā)生故障，泵站機(jī)組仍能維持正常運(yùn)行。但系統(tǒng)能力較低，對自動化水平的提高或升級有一定的限制等是其主要缺點(diǎn)。不過該方案對系統(tǒng)性能要求不高．因而投資較少．比較容易實(shí)現(xiàn)。
三、結(jié)束語：
通過這幾年的實(shí)踐，泵站自動化系統(tǒng)多優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)，通過簡化電氣設(shè)備來減少廠房面積，節(jié)省土建投資；改善工作環(huán)境，減輕勞動強(qiáng)度，做到安全和文明生產(chǎn)。要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，借鑒一些泵站自動化的成功經(jīng)驗(yàn)，選擇合適的生產(chǎn)廠家，在自動化系統(tǒng)創(chuàng)新改造中少走彎路，節(jié)約資金，使泵站系統(tǒng)更加科學(xué)、合理、長期穩(wěn)定運(yùn)行。希望與廣大讀者共同研討，增強(qiáng)對該系統(tǒng)的認(rèn)識和應(yīng)用。隨著城市飲水工程和排澇工程的不斷增多，該系統(tǒng)將在市場中得到更多的應(yīng)用。它的功能將不斷得到完善和提高。
參考文獻(xiàn)：
【關(guān)鍵詞】自動化控制；PLC； 視頻監(jiān)控；防雷接地
1 項(xiàng)目簡介
泵站作為污水處理工程的主要設(shè)施，擔(dān)負(fù)著城市排水防澇的重要任務(wù)。泵站控制系統(tǒng)的自動化監(jiān)控和管理具有重要意義，能達(dá)到減員增效和提高管理水平的目的，易控應(yīng)用于某泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對雨水泵房和污水泵房的自動化監(jiān)測和控制。
泵站建立獨(dú)立的功能完善的就地自動化控制系統(tǒng)，建立集中監(jiān)測和控制室，實(shí)現(xiàn)泵站的自動化運(yùn)行控制。泵站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行均由泵站就地控制系統(tǒng)直接控制，泵站就地控制系統(tǒng)是根據(jù)液位等泵站運(yùn)行工況來進(jìn)行控制的。泵站接收中央監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)控指令。
臺州市路橋污水處理有限公司泵站綜合管理自動化控制系統(tǒng)工程包括7座泵站自動化監(jiān)測與控制系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)，各泵站與中控上位機(jī)之間的通信網(wǎng)絡(luò)采用通用的VPN網(wǎng)絡(luò)。
2 自動化控制系統(tǒng)
2.1 控制網(wǎng)絡(luò)
按集中管理、分散控制的模式，整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)由二級網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層次組成。二級網(wǎng)絡(luò)分別為：監(jiān)控管理級、現(xiàn)場控制級。三層網(wǎng)絡(luò)層次分別為：管理信息層，VPN網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)場總線控制層。
2.1.1 二級通訊網(wǎng)絡(luò)：
第一級為監(jiān)控管理級：中央控制站至管理系統(tǒng)系統(tǒng)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的星型以太網(wǎng)；
第二級為現(xiàn)場控制級：現(xiàn)場控制站至中央控制站總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的虛擬VPN。
2.1.2 三個(gè)層次：
第一層為管理信息層，采用星型管理以太網(wǎng)，保證自動控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程信息與其他系統(tǒng)的交互，實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。
第二層為虛擬VPN網(wǎng)絡(luò)層，即中控室與各現(xiàn)場集散控制系統(tǒng)站間采用VPN進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，保證信息交互的高吞吐。
第三層為現(xiàn)場總線控制層，即現(xiàn)場控制站與現(xiàn)場控制設(shè)備的通訊，采用國際上認(rèn)可的現(xiàn)場總線組網(wǎng)（MODBUS），保證現(xiàn)場信息采集的實(shí)時(shí)可靠和控制指令下發(fā)的實(shí)時(shí)性、確定性。
各污水泵站與監(jiān)控中心（監(jiān)控中心在4號泵站，4號泵站鏈接無需VPN網(wǎng)絡(luò)）采用VPN方式進(jìn)行通訊，該種通訊方式具有速度快、通訊穩(wěn)定的特點(diǎn)。通過VPN 可以以模擬點(diǎn)對點(diǎn)專用鏈接的方式通過公共網(wǎng)絡(luò)在泵站與監(jiān)控中心之間發(fā)送數(shù)據(jù)。
VPN 即虛擬專用網(wǎng)，是通過一個(gè)公用網(wǎng)絡(luò)（通常是因特網(wǎng)）建立一個(gè)臨時(shí)的、安全的連接，是一條穿過混亂的公用網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定的隧道。通常， VPN 是對企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的擴(kuò)展，通過它可以幫助遠(yuǎn)程用戶、公司分支機(jī)構(gòu)、商業(yè)伙伴及供應(yīng)商同公司的內(nèi)部網(wǎng)建立可信的安全連接，并保證數(shù)據(jù)的安全傳輸。
2.2 控制模式
設(shè)備設(shè)中控室、現(xiàn)場控制單元、就地控制三級控制模式。
中央控制由中央控制室完成，具有最低的控制優(yōu)先級；現(xiàn)場控制單元控制由各個(gè)PLC控制站完成；就地控制則在設(shè)備或儀表的現(xiàn)場控制箱、按鈕箱、變送器等上操作完成，具有最高的控制優(yōu)先級。
三級控制方式：
（1）手動控制：就地控制柜箱上的按鈕操作，實(shí)現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的啟/停操作。
（2）遠(yuǎn)程控制：操作人員通過中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)或鍵盤控制現(xiàn)場機(jī)電設(shè)備的啟/停操作。
（3）自動控制：現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行，完全由PLC控制器根據(jù)程序和現(xiàn)場工況及數(shù)據(jù)，自動完成對設(shè)備的啟停操作和調(diào)節(jié)控制，而不需人工干預(yù)。
三級控制功能：
（1）現(xiàn)場控制單元級、泵站中控室級均設(shè)有“手動/自動”兩種控制方式，就地控制級設(shè)有“就地/遙控”兩種方式。
（2）現(xiàn)場控制單元與中控室控制優(yōu)先權(quán)，以“申請優(yōu)先”的方式，通過程序確定，為無擾動切換。
（3）對帶通訊接口的第三方產(chǎn)品，信號采集按通訊方式，設(shè)備控制通過I/O接點(diǎn)方式。
（4）當(dāng)中控室監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障，不影響泵站的運(yùn)行，操作人員可通過各現(xiàn)場PLC站按預(yù)先設(shè)置的運(yùn)行模式來監(jiān)控泵站的運(yùn)行。
（5）當(dāng)現(xiàn)場PLC站發(fā)生故障時(shí)，可通過就地控制級上的“就地/遙控”選擇開關(guān)切換實(shí)現(xiàn)就地手動操作。
（6）當(dāng)廠級數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，各現(xiàn)場PLC站可獨(dú)立完成本站的監(jiān)控任務(wù)。
2.3 主要設(shè)備測控設(shè)計(jì)
（1）格柵自動控制
回轉(zhuǎn)格柵清污機(jī)自動控制采用時(shí)間控制和水位控制。1時(shí)間控制：根據(jù)所設(shè)定的時(shí)間，控制格柵進(jìn)開停。2、液位控制：根據(jù)所設(shè)定的液位值，控制格柵開停。格柵啟動時(shí)，先啟動螺旋輸送機(jī)和螺旋柵壓榨機(jī)，格柵停止后延遲一段時(shí)間再停螺旋輸送機(jī)和螺旋柵壓榨機(jī)。任何一臺格柵啟動時(shí)，均啟螺旋輸送機(jī)和螺旋柵壓榨機(jī)。通過監(jiān)控管理系統(tǒng)可以設(shè)定水位值，格柵運(yùn)行、停止的周期
（2）潛污泵自動控制
潛污泵自動控制是通過水位測量儀檢測水位值，當(dāng)水位升高時(shí)，控制潛污泵依次逐臺啟動，水泵的啟動順序按累計(jì)的潛污泵運(yùn)行時(shí)間從小到大排列。當(dāng)水位降低時(shí)，控制水泵依次逐臺停止，順序與之相反。同時(shí)自動累積潛污泵運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)水泵的自動輪值，保證潛污泵總是處在最佳運(yùn)行狀態(tài)。
應(yīng)當(dāng)可對潛污泵進(jìn)行編組，未進(jìn)入編組的潛污泵不參加運(yùn)行。通過監(jiān)控管理系統(tǒng)可以設(shè)定水位值?？刂瞥绦驊?yīng)根據(jù)本泵站及相關(guān)泵站設(shè)定的水位值控制潛污泵啟停和變頻運(yùn)行。潛污泵應(yīng)當(dāng)有干運(yùn)行保護(hù)功能。當(dāng)水位降低到干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)水位時(shí)，潛污泵全停。預(yù)警功能。當(dāng)檢測到潛污泵電流過大或過小時(shí)，應(yīng)當(dāng)報(bào)警，以預(yù)防潛污泵故障。效率評定功能。當(dāng)檢測到潛污泵電流與流量不一致時(shí)，應(yīng)當(dāng)報(bào)警，提示潛污泵是否空轉(zhuǎn)。
3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)
污水泵站作為城市的公用事業(yè)單位，它管理的好壞直接影響著人民的正常生活和污水廠的社會效益，為使污水泵站生產(chǎn)安全可靠的順利進(jìn)行和污水泵站自身的安全，因此建立一個(gè)現(xiàn)代化的閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)是十分必要的，它能監(jiān)視污水泵站的生產(chǎn)區(qū)，觀察生產(chǎn)工藝中的效果及意外事故的發(fā)生，以便即時(shí)采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，防患于未然，監(jiān)視圍墻，進(jìn)行防偷防盜，保證污水泵站自身的安全可靠。
路橋污水泵站自動化系統(tǒng)采用完全基于網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)的視頻監(jiān)控解決方案，前端的攝像機(jī)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)，然后將圖像通過以太網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中心視頻服務(wù)器。
攝像機(jī)采用紅外高速智能球機(jī)、槍型紅外攝像機(jī)和紅外半球彩色攝像機(jī)。攝像機(jī)的圖像信號直接連接到視頻服務(wù)器的視頻輸入端，然后經(jīng)編碼器數(shù)字化編碼壓縮后經(jīng)由VPN網(wǎng)絡(luò)傳送到4#號泵站監(jiān)控中心的IP網(wǎng)絡(luò)存儲器上。球機(jī)的控制可以通過視頻管理軟件實(shí)現(xiàn)。
在中控室，圖像的顯示主要通過電視墻和投影機(jī)來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，將所有泵站內(nèi)的視頻圖像通過視頻管理軟件進(jìn)行解碼處理。
整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了錄像、錄像檢索及回放、動態(tài)檢測和自動跟蹤、日志功能、安全、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送、盤滿自動覆蓋、圖像漢字疊加、擴(kuò)展等功能。
4 防雷接地保護(hù)系統(tǒng)：
由于地理位置及氣候的特點(diǎn)，浙江省屬于多雷區(qū)域，臺州市處于雷電多發(fā)區(qū)，為保證自控系統(tǒng)運(yùn)行正常，保障相關(guān)人員的人生安全，建立完善的、符合國家標(biāo)準(zhǔn)的、可靠的防雷工程是非常必要的。
（1）接地保護(hù)：接地裝置按照國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)系統(tǒng)接地要求布置獨(dú)立的接地系統(tǒng)（接地電阻≤1歐姆），以及各電氣設(shè)備的等電位連接。
在含有接地系統(tǒng)的裝置和設(shè)備中同樣要考慮電源系統(tǒng)及自控系統(tǒng)的影響，每組地電極系統(tǒng)自身對地電阻不能超過1歐姆。
雷電接地系統(tǒng)嚴(yán)格按GB50057-94（2000版）規(guī)定中對屏蔽、接地和等電位連接要求以合適的方法與電氣接地系統(tǒng)相連接。所有保護(hù)隔離板和有關(guān)裝置的安裝嚴(yán)格按照設(shè)備制造廠的要求進(jìn)行。
（2）電源防雷：第一級在變壓器二次側(cè)，主要泄放外線等產(chǎn)生的過電壓，其雷通量大，啟動電壓高（920-1800V）。 第二級在各控制站PLC專用隔離變壓器前，主要泄放第一級殘壓、配電線路上感應(yīng)出的過電壓和其它用電設(shè)備的操作過電壓、其電流通量居中，啟動電壓居中（470-1800V）。隔離變壓器的安裝非常重要，它能有效抑制各種電磁干擾，對雷電波同樣有效。 末級在PLC專用電源模板前，主要泄放前面的殘壓，完全可達(dá)到箝位輸出，其殘壓低，響應(yīng)時(shí)間快。在中控室、各現(xiàn)場PLC控制站電源進(jìn)線端、現(xiàn)場儀表及視頻攝像機(jī)供電電源出線端安裝電源第防雷器（或組合），以保護(hù)中控室設(shè)備、PLC控制站設(shè)備、現(xiàn)場儀表及視頻攝像機(jī)等的供電安全。
（3）信號防雷：各類現(xiàn)場總線電纜和4～20mA模擬量信號電纜及視頻信號電纜饋線信號電纜的兩端分別安裝合適的信號防雷器，以保護(hù)通過通信電纜傳導(dǎo)的浪涌電壓對PLC和現(xiàn)場設(shè)備的損壞。
【關(guān)鍵詞】控制；泵站；自動化
1、泵站自動化系統(tǒng)的構(gòu)成
泵站自動化控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，視頻圖像和網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，主要實(shí)現(xiàn)對水泵機(jī)組、水閘、供配電系統(tǒng)、進(jìn)出水池、直流系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和其泵站運(yùn)行重要部位和關(guān)鍵對象、參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)測、監(jiān)視、監(jiān)控并做到重要數(shù)據(jù)、圖像、指令的傳送和接收。
自動化控制主要包括現(xiàn)場設(shè)備的控制，現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)視，輔助設(shè)備的檢測和站區(qū)范圍內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)幾大部分。水閘和水泵的啟閉，機(jī)電保護(hù)和各類設(shè)備狀態(tài)檢測是現(xiàn)場控制的關(guān)鍵。動作、狀態(tài)和環(huán)境聯(lián)動是現(xiàn)場監(jiān)控的最高要求。
2、泵站自動化控制的要求
2.1控制的原則
控制系統(tǒng)中主要設(shè)備的控制為三級：就地、自動、遙控。“就地”為最基本的控制級；即手動操作就地控制箱上的啟、停按鈕，該級為最基本級?！白詣蛹墶睘樵O(shè)備根據(jù)現(xiàn)場控制箱內(nèi)小PLC進(jìn)行一定程序的自動操作和設(shè)備之間的聯(lián)鎖，該級為半自動；“遙控級”為設(shè)備遠(yuǎn)程控制級，分“遠(yuǎn)程手動”和“遠(yuǎn)程自動”兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)處于“遠(yuǎn)程手動”時(shí)分控制站PLC和中控室可“點(diǎn)動”下屬設(shè)備，當(dāng)開關(guān)處于“遠(yuǎn)程自動”狀態(tài)時(shí)。分控制站PLC根據(jù)工藝條件進(jìn)行一定程序的自動操作和設(shè)備間的聯(lián)鎖。
2.2子系統(tǒng)控制內(nèi)容和要求
控制系統(tǒng)共設(shè)一個(gè)控制中心和四個(gè)控制子系統(tǒng)，控制中心和子系統(tǒng)之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對控制對象的監(jiān)視和控制。
控制室設(shè)在管理樓，上位機(jī)安裝在控制室內(nèi)，共設(shè)兩臺監(jiān)控服務(wù)器，一臺通訊服務(wù)器，一臺視頻服務(wù)器。兩臺控制服務(wù)器互為備用，當(dāng)其中一臺服務(wù)器發(fā)生故障不會造成數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)中斷。通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的存儲和上一級監(jiān)控系統(tǒng)的通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中控制。
四個(gè)控制子站分別為：泵組子系統(tǒng)LCU1、公用子系統(tǒng)LCU2、節(jié)制閘子系統(tǒng)LCU3、閘門液壓子系統(tǒng)LCU4
LCU1子系統(tǒng)主要控制多臺水泵。平均兩臺水泵配置一臺PLC柜安裝在泵房內(nèi)機(jī)旁。當(dāng)主機(jī)泵事故跳閘時(shí)，應(yīng)聯(lián)動同時(shí)關(guān)主機(jī)泵進(jìn)水閘門。
LCU2子系統(tǒng)配置一臺PLC柜，監(jiān)控對象包括lOKV高壓開關(guān)柜、0.4KV低壓開關(guān)柜、變壓器、溫控器、直流柜、檢修排水泵，滲漏排水泵，清污機(jī)、皮帶輸送機(jī)和其他PLC故障信號等。
LCU3子系統(tǒng)配置一臺PLC柜，安裝在節(jié)制閘啟閉機(jī)平臺上，實(shí)現(xiàn)閘門開度、水位、限位開關(guān)等設(shè)備狀態(tài)的采集和處理，接受控制室現(xiàn)場命令進(jìn)行閘門的開關(guān)控制，和對控制設(shè)備進(jìn)行故障檢測。
LCU4子系統(tǒng)配置一臺PLC柜，安裝在油泵房內(nèi)，主要負(fù)責(zé)多面工作閘門的液壓系統(tǒng)的信號采集和故障報(bào)警，當(dāng)主泵事故跳閘或緊急停機(jī)時(shí)，應(yīng)聯(lián)動同時(shí)關(guān)主泵進(jìn)水閘門。
3、泵站系統(tǒng)功能
泵站自動化控制系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：數(shù)據(jù)采集和處理、運(yùn)行監(jiān)視和報(bào)警、控制和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)通訊等。
3.1數(shù)據(jù)采集和處理
將現(xiàn)場四個(gè)子系統(tǒng)下屬設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)通過I/O通道或現(xiàn)場采集到LCU，經(jīng)過必要的數(shù)據(jù)處理后形成各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這里主要強(qiáng)調(diào)采集的數(shù)據(jù)和處理要求包括如下類型：
A.模擬量的采集和處理：
對內(nèi)外河水位、水泵、閘門開啟高度、變配電的高、低壓電器系統(tǒng)等參數(shù)越限報(bào)警進(jìn)行周期采集，最后經(jīng)格式化處理后形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。
B.開關(guān)的采集和處理
對事故信號，開關(guān)量信號等，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)應(yīng)能迅速響應(yīng)這些信號并作出一系列的反應(yīng)和自動操作。開關(guān)量信號輸入應(yīng)無源接點(diǎn)輸入。對各類故障信號，輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號，手動自動方式選擇的信號等非中斷開關(guān)量的信號，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對這些信號的采集方式定期掃查。對信號的處理包括光電隔離，接點(diǎn)防抖動處理，硬件和軟件濾波基準(zhǔn)時(shí)間補(bǔ)償，數(shù)據(jù)有效性和合理性的判斷，啟動相關(guān)量功能（如啟動事故順序記錄、或事故報(bào)警音響，畫面自動推出和自動停機(jī)等），最后經(jīng)格式化處理后存人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。
C.脈沖量的累積和處理
脈沖量的采集處理包括接點(diǎn)當(dāng)抖動處理，數(shù)據(jù)有效性合理判斷、標(biāo)度變換、檢錯(cuò)糾錯(cuò)處理，經(jīng)格式化處理后存人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，也能直接通過串行通訊采集。
D.開關(guān)量輸出
指各種操作指令，計(jì)算機(jī)在輸出這些信息前應(yīng)進(jìn)行效驗(yàn)，經(jīng)判斷無誤后方可送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為保證信號電器獨(dú)立性和準(zhǔn)確性，輸出信號應(yīng)防抖動并光電阻隔。
E信號量值和壯態(tài)設(shè)定
因?yàn)樵O(shè)備原因而造成的信號出錯(cuò)和在必要進(jìn)行人工設(shè)定值分析處理信號量時(shí)，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)應(yīng)允許運(yùn)行值班人員和系統(tǒng)操作人員對其進(jìn)行人工設(shè)定，并在處理時(shí)把它們和正常采集的信號同等對待，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)能區(qū)分它們并給出相應(yīng)標(biāo)志。
3.2運(yùn)行監(jiān)視和事故報(bào)警
A，運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視
計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)能使運(yùn)行人員通過屏幕對各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。所有要進(jìn)行監(jiān)視的內(nèi)容包括當(dāng)前各設(shè)備的運(yùn)行和停運(yùn)情況，并對各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
B.參數(shù)越限報(bào)警記錄
計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)對某些參數(shù)和計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，對這些參數(shù)量值可預(yù)先設(shè)定其限制范圍，當(dāng)它們越限和復(fù)限時(shí)要作相應(yīng)的處理。這些處理包括越限報(bào)警、越復(fù)限時(shí)的自動顯示、記錄和打印；對于重要參數(shù)和數(shù)據(jù)還應(yīng)進(jìn)行越限后至復(fù)限的數(shù)據(jù)存儲和召喚顯示；啟動相關(guān)量分析功能，作故障原因提示，對于一些重要參數(shù)要有趨勢報(bào)警。
C.事故追憶和相關(guān)量記錄
在發(fā)生事故時(shí)，由各現(xiàn)場控制單元采集和設(shè)備的狀態(tài)量并送控制室，完成事件順序排序、排列、顯示、打印和存檔。每個(gè)事件的記錄和打印點(diǎn)名稱、狀態(tài)描述和時(shí)標(biāo)、記錄的分辨率不大于2ms，應(yīng)能記錄事故發(fā)生前10秒和后20秒時(shí)間內(nèi)重要實(shí)時(shí)參數(shù)的變化情況。運(yùn)行人員能召喚、顯示或打印這些數(shù)據(jù)。
3.3控制和調(diào)節(jié)
3.3.1控制對象：水泵、水閘、格柵、高低壓電器設(shè)備等。
3.3.2控制方式
當(dāng)控制方式切換到計(jì)算機(jī)控制為主的方式時(shí)，集控中心值班人員通過主控站工控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，主要有：
1）自動完成開、停機(jī)和泵閘啟閉。
2）電氣設(shè)備開關(guān)合/分操作。
3）各種輔助設(shè)備的操作。
4）各種整定值和限值的設(shè)定。
5）各種信號處理。
6）其他和管理單位商定的功能。
3.3.3泵組順序控制
當(dāng)泵組開、停機(jī)指令確認(rèn)下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動推出相應(yīng)機(jī)組的開、停機(jī)操作過程監(jiān)視畫面。畫面上反映操作全過程中所有重要步驟的實(shí)時(shí)狀態(tài)、執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時(shí)迅速提示受阻部位和受阻原因。機(jī)組的開、停機(jī)操作允許開環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動運(yùn)行〔計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動識別在不同方式下的開、停機(jī)操作要求并作出響應(yīng)。
3.3.4泵組輔助設(shè)備和公用設(shè)備手動控制和啟、?；蜷_、閉手動操作
3.3.5控制和調(diào)節(jié)對象和控制和調(diào)節(jié)方式
控制和調(diào)節(jié)對象主要為閘門、水泵和其他電器設(shè)備。當(dāng)控制方式切換到計(jì)算機(jī)控制為主方式時(shí)，控制室值班人員通過工控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)能完成下列內(nèi)容：按給定開度自動完成開閘、關(guān)閘操作；閘門運(yùn)行過程中遇到意外情況時(shí)在監(jiān)控主機(jī)和現(xiàn)場進(jìn)行急停操作；電器設(shè)備開關(guān)合/分操作；各種輔助設(shè)備的操作；各種整定值和限值的設(shè)定。
3.4其他必要功能
3.4.1.統(tǒng)計(jì)和制表。對采集的數(shù)據(jù)和檢測事件進(jìn)行在線計(jì)算，打印輸出各種運(yùn)行日志和報(bào)表。
3.4.2人機(jī)接口。在線顯示實(shí)時(shí)圖形，使值班人員對運(yùn)行過程進(jìn)行安全監(jiān)視并通過控制室計(jì)算機(jī)鍵盤在線調(diào)整畫面、顯示數(shù)據(jù)和狀態(tài)、修改參數(shù)、控制操作等。
3.4.3語音提示功能。當(dāng)各畫面進(jìn)行操作時(shí)應(yīng)能語音提示，和發(fā)生事故和故障時(shí)，應(yīng)能用準(zhǔn)確、清晰的語言向有關(guān)人員發(fā)出報(bào)警。
3.4.4系統(tǒng)自檢和自動重啟動。包括主機(jī)自檢和過程故障檢測，通過檢測包括對I/O過程通道在線白動檢測.檢測內(nèi)容有通道數(shù)據(jù)有效性、合理性判斷，故障點(diǎn)自動查找和故障自動報(bào)警。
3.5數(shù)據(jù)通訊
數(shù)據(jù)通訊主要包括：
（1）中控和子系統(tǒng)之間的通訊。
（2）中控和上級部門的通信。
（3）將泵、閘的有關(guān)數(shù)據(jù)，信息送往上級部門，接收上級部門下發(fā)的各種命令，計(jì)算機(jī)和設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。
（4）計(jì)算機(jī)和各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，其原則是速度快、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、安全可靠性高。使泵站達(dá)到快速敏捷、高效低耗運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1]《水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備安裝技術(shù)規(guī)程》（SL400-2007）
關(guān)鍵詞：油田集輸泵站；自動化控制系統(tǒng)；實(shí)時(shí)監(jiān)控；分離器；應(yīng)用
中圖分類號：F407.67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 12-0000-01
The Automation Control System of Oil Gathering and Transportation Pumping
Zhou Ling,Dai Bin,Zhao Min,Qi Dequan
(China Petroleum and Jidong Oilfields Land Oilfield Operation Area,Tangshan063200,China)
Abstract:Pumping oil gathering operation and management of backward production status,design automation control system.Describes Opto22 ME computer monitoring system structure and function,and its pumping station separator Kong gathering applications.Application results show that the system can real-time automatic monitoring and control process in gathering parts of the production process parameters to ensure the production of oil and gas gathering and transportation safety,optimize the operation conditions,improve production efficiency.
Keywords:Oil field gathering pumping station;Automatic control systems;Real-time monitoring;Separator;Application
一、前言
作為一個(gè)老站，設(shè)備陳舊老化，事故率、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、職工勞動強(qiáng)度大的矛盾日益突出，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，集輸處理量不斷增加。由于監(jiān)測參數(shù)量多，以往靠人工檢測儲油罐液面、油水界面對盤庫不準(zhǔn)，手動控制脫水器界面難度高，這些因素給首站生產(chǎn)操作和管理帶來很大困難。為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，使生產(chǎn)和管理實(shí)現(xiàn)自動化，根據(jù)首站現(xiàn)狀，實(shí)施了集輸泵站的自動化改造，并成功地用于集輸泵站的自動化生產(chǎn)中。
二、自動化監(jiān)控系統(tǒng)介紹
（一）ME控制系統(tǒng)簡介
根據(jù)首站現(xiàn)狀，采用美國Opto22公司的ME計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為首站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的骨干結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)采用上、下位機(jī)方式，在現(xiàn)場采用多級CPU進(jìn)行控制處理，各I/O模塊對輸入輸出信號能提供4000V的隔離，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性、靈活性優(yōu)于其他系統(tǒng)。系統(tǒng)的上位機(jī)主要由工控機(jī)、控制軟件組成；下位機(jī)主要由控制器、智能板、I/O模塊組成。上位機(jī)與控制器通過100Mb/s以太網(wǎng)進(jìn)行通信，控制器與智能板通過RS485進(jìn)行串行通信，I/O模塊直接插在智能板上?？刂栖浖纳衔粰C(jī)通過以太網(wǎng)下載至控制器。
該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：一是可靠性高、二是可維護(hù)性高、三是智能化、四是實(shí)用性強(qiáng)。
（二）ME控制系統(tǒng)構(gòu)成
站內(nèi)設(shè)有一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，分為兩級控制，上位機(jī)控制設(shè)在主控室，負(fù)責(zé)全站工藝流程數(shù)據(jù)管理，根據(jù)不同工藝流程，將控制崗位劃分為分離器崗、計(jì)量崗和外輸崗，每個(gè)崗位均設(shè)現(xiàn)場控制機(jī)一套，負(fù)責(zé)工藝流程顯示、數(shù)據(jù)采集與控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
1.現(xiàn)場控制單元
現(xiàn)場控制單元分布于聯(lián)合站的各個(gè)崗位，負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制策略的實(shí)現(xiàn)，是智能聯(lián)合站的核心部件。其采集數(shù)據(jù)主要包括：每臺分離器的液位、入口壓力和溫度、出口匯管壓力和溫度、脫水泵房和外輸泵房的進(jìn)出口壓力、溫度、流量泵的電流和電壓、每臺流量計(jì)的來油溫度和壓力。
各控制單元和上位監(jiān)控站同時(shí)作為控制網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，能進(jìn)行高速對等通訊。ME控制系統(tǒng)采用的現(xiàn)場控制單元主控器為SNAP-LCM4主控器，可支持串口、ARCNET、以太網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)多種通訊方式組合，滿足工業(yè)現(xiàn)場的要求。ME控制系統(tǒng)采用SNAP-B3000單元處理器，其主要功能是可完成和主控器之間的多種通訊方式，并對主控器的要求做出快速的響應(yīng)；實(shí)現(xiàn)I/0的智能化，處理簡單的邏輯功能，對本單元的I/0點(diǎn)進(jìn)行定期掃描。
2.上位機(jī)監(jiān)控站
上位機(jī)監(jiān)控站可以通過組態(tài)構(gòu)成各種功能畫面，借助于這些畫面可以完成對生產(chǎn)過程的監(jiān)視及控制。它主要顯示參數(shù)總貌、工段、細(xì)目、趨勢、流程圖畫面、設(shè)備啟停狀態(tài)及PID調(diào)節(jié)功能、系統(tǒng)顯示畫面示意及各種報(bào)表功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)覆蓋了全部生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，便于形成完整的實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，分別設(shè)有離器區(qū)生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示畫面和工藝流程顯示畫面。
聯(lián)合站的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)進(jìn)入信息中心的數(shù)據(jù)庫中，通過分析軟件，可及時(shí)形成各類分析圖表。使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)頁瀏覽器可以對系統(tǒng)信息進(jìn)行監(jiān)測，生產(chǎn)運(yùn)行情況、設(shè)備情況、計(jì)量數(shù)據(jù)、油氣產(chǎn)量等數(shù)據(jù)一目了然。
三、自動化監(jiān)控系統(tǒng)在分離器崗的現(xiàn)場應(yīng)用及效益分析
（一）現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例
實(shí)例1：2005年3月12日凌晨3點(diǎn)，操作人員發(fā)現(xiàn)1#分離器采油六隊(duì)的液位由原來的0.98mm降到0.65mm，壓力由0.28Mpa降到0.23Mpa，及時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行檢查，排除了分離器的故障，經(jīng)過分析判斷，認(rèn)為是采油六隊(duì)的來液量減少，立即與采油六隊(duì)聯(lián)系。經(jīng)過巡線，發(fā)現(xiàn)是采油隊(duì)一個(gè)計(jì)量站的外輸管線穿孔。由于首站發(fā)現(xiàn)及時(shí)，使采油隊(duì)在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題解決問題，避免了場地污染等事態(tài)的擴(kuò)大。
（二）有助于操作人員準(zhǔn)確調(diào)節(jié)油氣分離器
油氣分離器工作的好壞，以分離質(zhì)量和分離程度來衡量，分離質(zhì)量差，不但隨氣體流失了本該納入液相的輕質(zhì)油，降低了原油的質(zhì)量和數(shù)量，而且氣管線中存在的液相原油會增大阻力損失，嚴(yán)重時(shí)甚至堵塞氣管線，分離程度不好，造成出油管串氣，減少產(chǎn)氣量。采用自動化監(jiān)控系統(tǒng)后，操作人員能夠根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)節(jié)，使分離器液位始終保持在1/2～2/3的位置，保證了分離器的分離效果，減小過多的氣體造成沉降罐內(nèi)液體的攪動，提高了原油計(jì)量的準(zhǔn)確性，并最大限度地增加產(chǎn)氣量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
機(jī)控制操作與狀態(tài)監(jiān)視，在提高泵站科學(xué)管理水平、安全運(yùn)行中所起到的重要作用。本文主要對泵站自動化控制系統(tǒng)功能相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探討。
【關(guān)鍵詞】泵站；自動化；控制系統(tǒng)
中圖分類號： TV675 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
1、泵站自動化的組成
自動化控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，視頻圖像以及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，主要實(shí)現(xiàn)對水泵機(jī)組、水閘、供配電系統(tǒng)、進(jìn)出水池、直流系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及其泵站運(yùn)行重要部位與關(guān)鍵對象、參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)測、監(jiān)視、監(jiān)控并做到重要數(shù)據(jù)、圖像、指令的傳送和接收。自動化控制主要包括現(xiàn)場設(shè)備的控制，現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)視，輔助設(shè)備的檢測和站區(qū)范圍內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)幾大部分。水閘和水泵的啟閉，機(jī)電保護(hù)以及各類設(shè)備狀態(tài)檢測是現(xiàn)場控制的關(guān)鍵。動作、狀態(tài)和環(huán)境聯(lián)動是現(xiàn)場監(jiān)控的最高要求。
2、泵站系統(tǒng)功能
泵站自動化控制系統(tǒng)主要體現(xiàn)在一下功能:數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視和報(bào)警、控制與調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)通訊等。
2.1數(shù)據(jù)采集與處理
采集的數(shù)據(jù)與處理要求包括如下類型:
A.模擬量的采集與處理:對內(nèi)外河水位、水泵、閘門開啟高度、變配電的高、低壓電器系統(tǒng)等參數(shù)越限報(bào)警進(jìn)行周期采集，最后經(jīng)格式化處理后形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。
B.開關(guān)的采集與處理：對事故信號，開關(guān)量信號等，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)應(yīng)能迅速響應(yīng)這
些信號并作出一系列的反應(yīng)及自動操作。開關(guān)量信號輸入應(yīng)無源接點(diǎn)輸入。對各類故障信號，輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號，手動自動方式選擇的信號等非中斷開關(guān)量的信號，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對這些信號的采集方式定期掃查。對信號的處理包括光電隔離，接點(diǎn)防抖動處理，硬件及軟件濾波基準(zhǔn)時(shí)間補(bǔ)償，數(shù)據(jù)有效性及合理性的判斷，啟動相關(guān)量功能（如啟動事故順序記錄、或事故報(bào)警音響，畫面自動推出以及自動停機(jī)等），最后經(jīng)格式化處理后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。
C.脈沖量的累積與處理：脈沖量的采集處理包括接點(diǎn)當(dāng)抖動處理，數(shù)據(jù)有效性合理判斷、標(biāo)
度變換、檢錯(cuò)糾錯(cuò)處理，經(jīng)格式化處理后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，也可以直接通過串行通訊采集。
D.開關(guān)量輸出：指各種操作指令，計(jì)算機(jī)在輸出這些信息前應(yīng)進(jìn)行效驗(yàn)，經(jīng)判斷無誤后方可送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為保證信號電器獨(dú)立性及準(zhǔn)確性，輸出信號應(yīng)防抖動并光電阻隔。
E.信號量值及狀態(tài)設(shè)定：由于設(shè)備原因而造成的信號出錯(cuò)以及在必要進(jìn)行人工設(shè)定值分析
處理信號量時(shí)，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)應(yīng)允許運(yùn)行值班人員和系統(tǒng)操作人員對其進(jìn)行人工設(shè)定，并在處理時(shí)把它們與正常采集的信號同等對待，計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)可以區(qū)分它們并給出相應(yīng)標(biāo)志。
2.2運(yùn)行監(jiān)視和事故報(bào)警
A.運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)可以使運(yùn)行人員通過屏幕對各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。所有要進(jìn)行監(jiān)視的內(nèi)容包括當(dāng)前各設(shè)備的運(yùn)行及停運(yùn)情況，并對各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
B.參數(shù)越限報(bào)警記錄。計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)對某些參數(shù)以及計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，對這些參數(shù)量值可預(yù)先設(shè)定其限制范圍，當(dāng)它們越限及復(fù)限時(shí)要作相應(yīng)的處理。這些處理包括越限報(bào)警、越復(fù)限時(shí)的自動顯示、記錄和打印；對于重要參數(shù)及數(shù)據(jù)還應(yīng)進(jìn)行越限后至復(fù)限的數(shù)據(jù)存儲及召喚顯示；啟動相關(guān)量分析功能，作故障原因提示，對于一些重要參數(shù)要有趨勢報(bào)警。
C.事故順序記錄。當(dāng)發(fā)生事故造成跳閘動作情況時(shí)，自動控制系統(tǒng)應(yīng)立即中斷方式響應(yīng)并自動顯示、記錄和打印事故名稱及時(shí)間；記錄和打印相關(guān)設(shè)備的動作情況、自動推出相關(guān)畫面、做事故原因分析及提示處理方法，系統(tǒng)應(yīng)能將發(fā)生的事故及設(shè)備的動作情況按其發(fā)生的先后順序記錄下來。
D.故障狀態(tài)顯示記錄。計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)定時(shí)掃查各種故障狀態(tài)信號，一旦發(fā)生狀態(tài)將在屏幕上即時(shí)顯示出來，同時(shí)記錄故障及其發(fā)生時(shí)間，并用語音報(bào)警。系統(tǒng)對故障狀態(tài)信號的查詢周期不超過兩秒。
E.事故追憶及相關(guān)量記錄。在發(fā)生事故時(shí)，由各現(xiàn)場控制單元采集和設(shè)備的狀態(tài)量并送控制室，完成事件順序排序、排列、顯示、打印和存檔。每個(gè)事件的記錄和打印點(diǎn)名稱、狀態(tài)描述和時(shí)標(biāo)、記錄的分辨率不大于2ms，應(yīng)能記錄事故發(fā)生前10秒和后20秒時(shí)間內(nèi)重要實(shí)時(shí)參數(shù)的變化情況。運(yùn)行人員可以召喚、顯示或打印這些數(shù)據(jù)。
2.3控制與調(diào)節(jié)
2.3.1控制對象：水泵、水閘、格柵、高低壓電器設(shè)備等。
2.3.2控制方式。當(dāng)控制方式切換到計(jì)算機(jī)控制為主的方式時(shí)，集控中心值班人員通過主控站工控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，主要有：1）自動完成開、停機(jī)和泵閘啟閉。2）電氣設(shè)備開關(guān)合/分操作。3）各種輔助設(shè)備的操作。4）各種整定值和限值的設(shè)定。5）各種信號處理。6）其他與管理單位商定的功能。
2.3.3泵組順序控制。當(dāng)泵組開、停機(jī)指令確認(rèn)下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動推出相應(yīng)機(jī)組的開、停機(jī)操作過程監(jiān)視畫面。畫面上反映操作全過程中所有重要步驟的實(shí)時(shí)狀態(tài)、執(zhí)行時(shí)間及執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時(shí)及時(shí)提示受阻部位及受阻原因。機(jī)組的開、停機(jī)操作允許開環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動識別在不同方式下的開、停機(jī)操作要求并作出響應(yīng)。
2.3.4泵組輔助設(shè)備及公用設(shè)備手動控制及啟、?；蜷_、閉手動操作。
2.3.5閘門順序控制。當(dāng)閘門啟、閉指令確認(rèn)并下發(fā)后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動推出響應(yīng)閘門啟、閉操作過程監(jiān)視畫面。畫面上反映操作全過程中所擁有重要步驟的實(shí)時(shí)狀態(tài)、執(zhí)行時(shí)間及執(zhí)行情況，當(dāng)操作受阻時(shí)及時(shí)提示受阻部位及受阻原因。閘門啟、閉操作允許開環(huán)單步運(yùn)行和閉環(huán)自動運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動識別在不同方式下的啟、閉操作要求并作出不同的響應(yīng)。
2.3.6控制與調(diào)節(jié)對象及控制與調(diào)節(jié)方式。控制與調(diào)節(jié)對象主要為閘門、水泵以及其他電器設(shè)備。當(dāng)控制方式切換到計(jì)算機(jī)控制為主方式時(shí)，控制室值班人員通過工控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)能完成下列內(nèi)容：按給定開度自動完成開閘、關(guān)閘操作；閘門運(yùn)行過程中遇到意外情況時(shí)在監(jiān)控主機(jī)以及現(xiàn)場進(jìn)行急停操作；電器設(shè)備開關(guān)合/分操作；各種輔助設(shè)備的操作；各種整定值和限值的設(shè)定。
2.4其他必要功能
2.4.1.統(tǒng)計(jì)與制表。對采集的數(shù)據(jù)與檢測事件進(jìn)行在線計(jì)算，打印輸出各種運(yùn)行日志和報(bào)表。
2.4.2人機(jī)接口。在線顯示實(shí)時(shí)圖形，使值班人員對運(yùn)行過程進(jìn)行安全監(jiān)視并通過控制室計(jì)算機(jī)鍵盤在線調(diào)整畫面、顯示數(shù)據(jù)和狀態(tài)、修改參數(shù)、控制操作等。
2.4.3畫面顯示。畫面顯示是計(jì)算機(jī)自動控制的主要功能，畫面調(diào)用將允許自動及召喚方式實(shí)現(xiàn)。自動方式指當(dāng)有事故發(fā)生時(shí)或進(jìn)行某種操作時(shí)有關(guān)畫面的自動推出，召喚方式指某些功能鍵或以菜單方式調(diào)用所需要畫面。畫面種類包括動態(tài)顯示圖、單線圖、立面圖、曲線、各種語句、表格等。要求畫面顯示清楚穩(wěn)定，畫面結(jié)構(gòu)合理，刷新速度快且操作簡單。單線系統(tǒng)種類包括電氣主接圖、啟閉機(jī)控制接線圖等。在這類畫面上能實(shí)時(shí)顯示出運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及某些重要參數(shù)的實(shí)時(shí)值，同時(shí)可通過窗口顯示其它有關(guān)信息。
立面圖在畫面上能實(shí)時(shí)顯示出水位、動態(tài)顯示閘門開度等參數(shù)，形象直觀；并能點(diǎn)擊彈出各啟閉機(jī)的控制畫面。表格類包括參數(shù)及參數(shù)給定值、特性表、定值變更統(tǒng)計(jì)表、各類報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)表，操作統(tǒng)計(jì)表、各類運(yùn)行報(bào)表、運(yùn)行日志、水文特征值等。運(yùn)行指導(dǎo)類包括升、降、停指導(dǎo)，低壓系統(tǒng)操作指導(dǎo)，種類提示信息等。以上各類畫面可以按值班人員要求組合在一起顯示，也可以單獨(dú)顯示。設(shè)備狀態(tài)維修的指導(dǎo)除了正常的監(jiān)視各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)外還應(yīng)
具備設(shè)備的維修指導(dǎo)，達(dá)到指定的參數(shù)時(shí)給出提示，使設(shè)備的維護(hù)更科學(xué)。
2.4.4語音提示功能。當(dāng)各畫面進(jìn)行操作時(shí)應(yīng)能語音提示，以及發(fā)生事故和故障時(shí)，應(yīng)能用準(zhǔn)確、清晰的語言向有關(guān)人員發(fā)出報(bào)警。
2.4.5系統(tǒng)自檢和自動重啟動。包括主機(jī)自檢和過程故障檢測，通過檢測包括對I/O過程通道在線自動檢測，檢測內(nèi)容有通道數(shù)據(jù)有效性、合理性判斷，故障點(diǎn)自動查找及故障自動報(bào)警。
2.5數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)通訊主要包括：（1）中控與子系統(tǒng)之間的通訊。（2）中控與上級部門的通信。（3）將泵、閘的有關(guān)數(shù)據(jù)，信息送往上級部門，接收上級部門下發(fā)的各種命令，計(jì)算機(jī)與設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。（4）計(jì)算機(jī)與各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，其原則是速度快、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、安全可靠性高。使泵站達(dá)到快速敏捷、高效低耗運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
