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一、泵站的自動控制系統

1、對泵站自動控制系統的要求

泵站的自動控制系統、機組性能和效率應達到先進水平，自動化系統具有技術先進、安全可靠、經濟合理、管理方便等特點。在保證設備運行可靠性、穩定性、安全性的同時，注重提高效率、降低能耗、降低維護成本。通過改造，使泵站安全運行率達到98%以上，並提高管理信息化水平。設計標準按“無人值班（少人值守）”進行。

泵站自動控制系統建設包括計算機監控系統、微機保護系統、視頻監控系統以及網絡通訊系統，主要實現對泵站的主要設備的動態監視、測量、自動控制與微機保護，調度通信和視頻監控自動化，以及計算機聯網調度及管理等功能。

系統結構宜採用分層分佈式網絡結構，由現地控制層、泵站主控層、調度控制層等三級構成。

2、泵站自動控制系統的組成

泵站自動控制系統可由下列三部分組成。

·第一級——現地控制層，通過各種傳感器、開入量等全方位採集泵組、輔助設備、電氣設備及周邊設施、水工建築物和環境數據和信息；負責對泵站各種數據進行採集，通過下位機對變電部分、主機泵、輔機、閘門進行控制，對變壓器、電動機、電容器、高壓饋線等電氣設備進行保護；將現地控制層的信息上傳到泵站控制層，並接受泵站主控層的命令。

·第二級——泵站主控層，對第一級現場採集的所有數據進行處理、分析計算、存儲、報表，完成運行控制指令的收集和發佈，保護動作的分析和指示；將泵站主控層的信息遠傳到調度控制層，並接受調度控制層的命令。

·第三級——調度控制層，接收泵站主控層送來的各種實時數據或者歷史數據，可以直接指揮泵站設備。具有調度、決策、安全監督等功能。

3、泵站自動控制系統的功能

3.1現地控制層主要功能如下

·數據採集和處理、安全運行監視、控制和調整、數據通信、設備診斷、水泵與電機的軸承溫度監控、電機繞組與鐵芯溫度的監視、技術供水壓力監視、樞紐上下游與前池水位監視、真空泵抽真空能力、水泵進水口真空度監視、水泵出口壓力、流量、排水池水位等的監視；

·水泵的啓動、控制、調速、停泵等的控制；水泵的狀態與故障報警；

·微機保護功能：按照相關規程配置電動機、主變壓器、母線、線路、電容器、站用變等設備的保護；

·輔機自動控制功能 ：油壓裝置的自動控制、壓縮空氣裝置的自動控制、技術供水裝置的自動控制、集水井排水裝置的自動控制、電動機的軟起動、軟停車控制（需選配軟啓動裝置）；油、氣、水的壓力、液位、流量檢測；開關量位置的監測；輔機設備的故障狀態監視、故障狀態的報警等。

·閘門的自動控制功能 ：包括格柵除污機的控制、壓榨機/輸送機的控制、檢修閘門的自動控制、防洪閘門的自動控制；實時採集閘前、閘後水位，閘門開度、閘門荷重，並顯示、處理及越限報警；

·同步電動機勵磁系統的控制與調節；

·變頻調速器的控制與監測；

·現場的視頻監視系統；

·防火、防盜安全監控系統；

 

3.2泵站主控層的功能如下

·數據採集和處理

泵站主控層應能自動實時採集泵站主要電氣量、非電氣量及有關過程參數，包括溫度量、模擬量、狀態量、報警量、SOE量和電度量等。系統應對採集的數據進行必要的處理計算，存入實時數據庫，並用於畫面顯示、刷新、控制調節、記錄檢索、統計、操作、管理指導等。

·安全運行監視與報警

安全運行監視應包括狀態監視、越限監視與報警、過程監視和監控系統異常監視與報警。

·控制與調節

泵站主控層應可根據預定的原則，或按照運行人員、遠方調度的命令進行泵組的手動或自動調節，包括泵組啓動停止控制、同步電動機的無功功率調整、斷路器的分/合操作；輔助設備及公用設備的開/停操作等。

·人機接口

泵站值守人員應可通過顯示器、鍵盤、打印機、報警裝置等設備實現人機聯繫，對泵站生產過程進行安全監控、在線診斷，對監控系統進行調試、參數設定、程序修改、技術開發和技術培訓等。不同職責的運行管理人員在計算機上具有不同安全等級操作權限。

·運行維護管理

泵站主控層應在實時採集全站各設備的運行參數和工況的基礎上，進一步完成統計製表等一系列運行管理的工作、歷史數據庫存儲及歸檔，爲提高泵站運行、維護水平提供依據。

·系統通信

泵站主控層應實現與上一級調度中心的通信。通信方式可採用光纖通信、GPRS網絡、無線擴頻等。

·系統自診斷

泵站主控層應具有完善的系統自檢、在線診斷和自恢復等功能。進行在線診斷時，應不影響計算機系統對泵站設備的監控功能。

·遠程診斷

泵站主控層應能接受遠方在線診斷的功能，爲防止病毒的感染，設置必要的軟硬件防火牆，保證網絡信息傳輸的高度安全。

二、計算機網絡的選型

光纖作爲通道介質,具有不怕超高壓與雷電電磁干擾、對電場絕緣、傳輸信息穩定可靠、傳輸容量大、頻帶寬、衰耗低和資源豐富等優點。但是，架設光纖是個艱鉅的工程，維護工作量也較大。

光纖可分爲單模光纖和多模光纖。多模光纖的傳輸距離只有5公里左右，單模光纖傳輸距離可達100公里。目前電力光纖網絡使用的光纜主要有三種:普通非金屬光纜、自承式光纜和架空地線複合光纜。採用光纖組成泵站羣調度系統的示意圖如下。爲了信息能遠距離傳輸，需要使用光纖收發器。

三、泵站的運行與調節

1、泵站PLC的控制模式

一般有三種控制模式 ：

·手動控制 ：在泵機組調試使用，並作爲自動控制的後備方式；

·按水位的自動控制 ：在水位經常變化時採用；

·按時間的自動控制 ：在水位相對變化不大時使用，可以按泵機組的運行時間輪流工作。

2、按水位的自動控制

水位的測量有幾種方法。一是用浮球液位開關，它的優點是簡單、投資少。但是使用壽命不長，大約半年左右就要更換，而且對水位的測量是有級的，不能連續測量。只能用於要求不高的小型泵站。

第二種是採用液位傳感器，它將水位轉換成4～20ma的電信號，輸入到PLC的A/D模塊，然後根據測量的水位進行對泵的控制。

最好的辦法是採用超聲波液位計，超聲波液位計的測量精度較高，維護、校驗也很方便。無論是明渠或是管道均能精確測量。爲增進可靠度，可以考慮採用二個超聲波液位計，以防因液位計的故障導致進水泵的誤操作。超聲波液位計有4 ～ 20ma 的輸出，可輸入到PLC的 A / D 模塊，進行測量，根據測量值進行對泵的控制。

3、按時間的自動控制

在水位相對變化不大時，按泵運行的時間控制是合適的了。PLC內部都有定時器，可以很方便編制梯形圖來控制泵組的運行時間，可以根據運行時間讓各泵組輪流工作。

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