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泵站自动化控制范文1
关键词：油田集输泵站；自动化控制系统；实时监控；分离器；应用
中图分类号：F407.67 文献标识码：A文章编号：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
作为一个老站，设备陈旧老化，事故率、运行维护费用高、职工劳动强度大的矛盾日益突出，随着生产规模的扩大，集输处理量不断增加。由于监测参数量多，以往靠人工检测储油罐液面、油水界面对盘库不准，手动控制脱水器界面难度高，这些因素给首站生产操作和管理带来很大困难。为适应现代化生产的要求，使生产和管理实现自动化，根据首站现状，实施了集输泵站的自动化改造，并成功地用于集输泵站的自动化生产中。
二、自动化监控系统介绍
（一）ME控制系统简介
根据首站现状，采用美国Opto22公司的ME计算机监控系统作为首站自动化监控系统的骨干结构。该系统采用上、下位机方式，在现场采用多级CPU进行控制处理，各I/O模块对输入输出信号能提供4000V的隔离，系统的实时性、可靠性、灵活性优于其他系统。系统的上位机主要由工控机、控制软件组成；下位机主要由控制器、智能板、I/O模块组成。上位机与控制器通过100Mb/s以太网进行通信，控制器与智能板通过RS485进行串行通信，I/O模块直接插在智能板上。控制软件从上位机通过以太网下载至控制器。
该控制系统的特点如下：一是可靠性高、二是可维护性高、三是智能化、四是实用性强。
（二）ME控制系统构成
站内设有一套计算机控制系统，分为两级控制，上位机控制设在主控室，负责全站工艺流程数据管理，根据不同工艺流程，将控制岗位划分为分离器岗、计量岗和外输岗，每个岗位均设现场控制机一套，负责工艺流程显示、数据采集与控制。计算机控制系统的结构均达到国内领先水平。
1.现场控制单元
现场控制单元分布于联合站的各个岗位，负责现场数据采集和控制策略的实现，是智能联合站的核心部件。其采集数据主要包括：每台分离器的液位、入口压力和温度、出口汇管压力和温度、脱水泵房和外输泵房的进出口压力、温度、流量泵的电流和电压、每台流量计的来油温度和压力。
各控制单元和上位监控站同时作为控制网络的一个节点，能进行高速对等通讯。ME控制系统采用的现场控制单元主控器为SNAP-LCM4主控器，可支持串口、ARCNET、以太网，可实现多种通讯方式组合，满足工业现场的要求。ME控制系统采用SNAP-B3000单元处理器，其主要功能是可完成和主控器之间的多种通讯方式，并对主控器的要求做出快速的响应；实现I/0的智能化，处理简单的逻辑功能，对本单元的I/0点进行定期扫描。
2.上位机监控站
上位机监控站可以通过组态构成各种功能画面，借助于这些画面可以完成对生产过程的监视及控制。它主要显示参数总貌、工段、细目、趋势、流程图画面、设备启停状态及PID调节功能、系统显示画面示意及各种报表功能，系统数据覆盖了全部生产装置和生产环节，便于形成完整的实时生产管理系统，分别设有离器区生产数据显示画面和工艺流程显示画面。
联合站的数据通过网络，实时进入信息中心的数据库中，通过分析软件，可及时形成各类分析图表。使用标准的网页浏览器可以对系统信息进行监测，生产运行情况、设备情况、计量数据、油气产量等数据一目了然。
三、自动化监控系统在分离器岗的现场应用及效益分析
（一）现场应用实例
实例1：2005年3月12日凌晨3点，操作人员发现1#分离器采油六队的液位由原来的0.98mm降到0.65mm，压力由0.28Mpa降到0.23Mpa，及时到现场进行检查，排除了分离器的故障，经过分析判断，认为是采油六队的来液量减少，立即与采油六队联系。经过巡线，发现是采油队一个计量站的外输管线穿孔。由于首站发现及时，使采油队在最短时间内发现问题解决问题，避免了场地污染等事态的扩大。
（二）有助于操作人员准确调节油气分离器
油气分离器工作的好坏，以分离质量和分离程度来衡量，分离质量差，不但随气体流失了本该纳入液相的轻质油，降低了原油的质量和数量，而且气管线中存在的液相原油会增大阻力损失，严重时甚至堵塞气管线，分离程度不好，造成出油管串气，减少产气量。采用自动化监控系统后，操作人员能够根据数据显示，及时准确地进行调节，使分离器液位始终保持在1/2～2/3的位置，保证了分离器的分离效果，减小过多的气体造成沉降罐内液体的搅动，提高了原油计量的准确性，并最大限度地增加产气量，提高了经济效益。
泵站自动化控制范文2
【关键词】：泵站；自动化控制系统；微机监控系统；功能
中图分类号：TV675文献标识码： A
在建设泵站时，采用自动化系统，不但能提升设备的运行效率、使用时间，还能有效降低劳动强度，提升管理水平。随着计算机技术、网络技术以及自动化技术的迅速发展为建立一套高效、实用性较强的监测、管控系统提供了技术支持。而微机监控系统作为自动化控制系统中的组成部分，它让自动化控制系统变得更加完善、可靠，并且还能够避免以往常常出现的设备事故，大大提升了设备的完好率。
1.微机监控系统的组成
泵站自动化控制系统中微机监控系统主要包括主辅机自动控制、励磁装置以及主机自动调节、微机保护等各个部分，用的是分散和集中相结合的监控方式。其中励磁控制用的中国核工业电机运行开发公司生产出的数字化微机磁装置，人机界面系统主要用的是液晶汉字显示，参数设定用的是菜单操作，全部强电输入信号在输入CPU系统之前都通过隔离进一步转化形成弱电信号。当输入及输出的信号通过光隅隔离之后，CPU的模拟信号会通过隔离放大再输出[1]。
其次，美国通用电气公司生产出来的微机型管理继电器综合了保护、控制、通信以及故障检测、功率测量为一体。当设定参数时既能够通过表面设置的键盘直接输入，同时也可以上位机下载。在泵站自动化控制系统中微机型管理继电器就是采用该公司生产的，其中主机用的是SR469微机型管理继电器，主要作用是保护、控制、检测大中容量电机；站变用的是SR750微机型馈线管理继电器，主要保护线路与小型变压器。在监控系统中，上位机用的是EC2000，并且还配置有SQL Server数据库软件，具有一定的网络Web浏览功能[2]。在和外局域网联网后可以进行实时发送监测数据，让广域网上面的全部用户浏览，其中涉及到的重要监测数据要写入中心数据库。
最后，主辅机自动控制与主机自动调节两个部分通过监控单元实现，系统选用的是两套容量大、可靠性高，并且带有电插拔功能的设备，每个控制单元的PLC都是以工业级、太网专用模块将太网和主控计算机进行直接连接，以此确保数据高速可靠地传输。主控计算机用PLC采集监测到的数据，像：压力量、电量及水位等，谈后由PLC发送指令，控制主辅机、变配电设备。
2.微机监控系统的特点
微机监控系统综合了保护、检测、管控、通信等各项功能，能够充分保护电源独立，并且还不会受到通信系统、运动方面的影响，可完全独立地进行工作。其中的励磁硬件设备运用模块化设计，体积较小且非常便于维护、维修。关于参数的设置既可以按照现场数据键入，也可在上位机中下载。除了闸门PLC之外，其它各个部分与上位机之间使用的是一样的通信协议，这就保证了通信的可靠性，尤其是保护了直接和PLC通信，让整个系统变得更有层次感，更加符合分布式的构造要求[3]。各个系统之间可以联网运行，也可以单独运行，彼此之间的影响很小，可以灵活当地选用，这就提高了整个系统的安全系数。同时，该系统可以按照上下游水位、叶片角度变化等，自动分析计算出不同机组的抽水流量，累计抽水量，录入历史数据库。
3. 微机监控系统在泵站自动化控制系统中的功能
其一，监测功能，其主要体现在上位机对现场各种设备运行参数与运行状态的监测上。站变、主电机电流、主电机上下导瓦、主变等的温度都被送进保护单元，通过PLC与上位机通信。并且水压力、油压力及气压力通过现场压力变送器进行变换之后，再由PLC与上位机交换信息。励磁装置的运行状态监测出来的数据，由RS-485通信线由PLC与上位机通信，其中励磁综合控制器上面的液晶显示屏能够直接显示出对应机组的运行情况。而叶片角度、上下游水位、闸门开高、贮能罐油位分别是叶片角度编码器、超声波水位计与闸门测控仪、红外线液位探头进行现场采集的，采集到的信号通过PLC转换变成数字量之后传送到上位机。泵站所设备得到的回讯信号由反向检测出的电压判断，而厂房设备开停情况、二次回路运行状态、保护设备报警信号都是由PLC传送到上位机的，并经其监测[4]。
其二，微机励磁功能，上位机通过设定闭环来调节恒功率因素的运行、恒无功功率的运行，一旦上位机发生故障，励磁综合控制器就会在现场通过键盘来调节主要的运行参数。上位机能够实时记录晶闸管励磁装置中的运行参数，如果电机发生励磁保护性跳闸，装置运行不正常或者失控情况时，不单单在上位机中出现信号，在现场的液晶显示屏总也会出现相关信号。
其三，控制、管理功能。微机监控系统主要通过上位机直接对7373电动刀闸、737断路器以及1#、2#站变断路器侧储能、分合实施控制，而现场的监控单元主要下达主机断路其分合控制的命令。叶片角度大小按照运行情况，及时调节。空压机与供排水泵的开或者停主要由上位机按照设定参数，通过监控单位自动调节。其次，因微机监控系统在上位机上面设置了故障报警、系统运行各个参数设置等很多个菜单画面，所以，运行管理人员能够通过点击鼠标获得上位机中菜单来了解主机温度参数、技术参数以及辅机系统中的水位、水压力、油位等[5]。而通过故障报警画面可以了解各种设备故障情况，主辅机运行状态。用鼠标、键盘还可以及时调整磁系统中的运行方式、运行参数、调整叶片角度等等。为了进一步加强管理，微机监控系统还设置了多层防护程序，尤其是在关闭断路器之前，需要完成合闸之前的各种准备工作，否则，上位机就会自动闭锁，不能顺利进入下一步操作。
其四，保护功能。微机监控系统保护装置可以适时判断设备故障，记录故障发生的时间、类型，进一步反映出故障的各种数据、波形等。系统上位机通过PLC轮流查询每套保护装置，当出现保护动作时，把保护跳闸事件、跳闸报告、自检报告等会一并上传到上位机系统中。而主机保护SR469装置能够实现过流保护、低频率保护、横差保护、纵差保护、失步保护、过负荷保护等等。并且除了电量方面保护之外，主机上下导瓦、推力瓦的温度与励磁系统参数状态保护功能等。主机的温度保护一般有两种方式：①把温度电阻Pt100接入SR469，通过逻辑分析判断；②借助压力式温度计把开关量接入PLC，用在主机跳闸方面。
其次，主变SR745具有零序差保护、比例式差动保护、过激磁保护、过流保护、低电压保护、零序电压保护、自适应波制动保护等。只要设定相应参数，主变可以灵活地选用上述保护，除了电量保护之外，还有主变温度保护、主变本体重瓦斯保护等，而站变的SR750有一定的过流、速断保护功能。
总之，微机监控系统在泵站自动化控制系统中，管理人员只需要用鼠标、键盘就可检查、管控现场设备的运行情况，这样不但可以减少运行值班人员数量，还可减轻劳动强度。当系统联网以后，还能够实现数据共享，非常便于查询，进而就为枢纽运行管理、调整决策提供了便利。
【参考文献】
[1]吴同性.基于PLC及以太环网平台的井下中央泵房自动化系统设计[J].煤炭技术， 2010(05)：85-86.
[2]潘卫锋，李尚红．PLC在泵站液压启闭机控制系统中的应用[J].电世界，2004，45(1)：8．
[3]梦祥忠，王玉彬，张秀娟．变电站微机监控与保护技术[M].北京：中国电力出版社，2003：13-29．
泵站自动化控制范文3
【关键词】无人值守；自动化；冗余系统
上海城投原水有限公司徐泾泵站于2012年7月建成投入使用，向上海青浦徐泾、华新两镇、闵行华漕镇等三镇提供优质的青草沙原水。徐泾泵站的投入使用改善了该地区近50万人口的用水水质。
徐泾泵站的设计日供水量为20万吨，在整个上海原水系统中是小泵站。企业出于减员增效的目的，泵站的设计目标是无人（或少人）值守。但同时供水安全对于上海这座国际性的大都市有着无比的重要性和必要性。因此泵站必须有一套强大而稳定的自动化监控系统，使得较少的人力投入就可以完成整个生产过程的监控，确保泵站设备运行的安全、保证原水供应的不间断。
由于泵站的设计定位是无人（少人）值守，所以泵站的自动化监控系统必须具有以下的几点特性：
1.高稳定性与易维护性
原水泵站是全年365天24小时不间断工作的泵站，所以自动化监控系统必须具有极高的稳定性，才能给予生产活动有力保障。同时出于企业效益的考虑，系统还须具有维护简便和维护周期长的特性，这样可以减少后期人力成本的投入。
2.高度的自动化程度
由于泵站不配或只配少量的工作人员，要完成泵站内数量、种类众多的生产设备操作几乎不可能。这时如果依靠自动化控制系统就可以实现简便快捷的设备操作，甚至可以实现远程的设备操控。
3.完善的报警机制
自动化监控系统必须具有完善的报警机制，可以让工作人员第一时间获悉问题并按照相应的预定流程去解决问题。
4.数据的可靠传输
泵站的安全运行至关重要，实时的生产数据监测是保障安全运行的有效手段。将数据及时准确传输至上级管理单位以及原水调度中心，可以保证原水管网整体调度的安全性。同时也等于多了两双眼睛同时在关注徐泾泵站的生产活动，大大提高了及时发现问题的概率。
原水徐泾泵站自动化监控系统的设计与建设完全满足了以上几点需求：
4.1泵站自动化监控系统的架构
自动化监控系统中的下位机选用了AB品牌的ControlLogix系列PLC，采用了双CPU双网络冗余架构。采集设备信号的I/O机架通过冗余的controlnet网络与冗余的主、副CPU机架相连接，而主、副CPU机架分别通过以太网连接网络交换机。当主CPU出现故障时，副CPU通过连接两机架之间的通讯光跳线获得讯息，立即接替主CPU的工作职责。故障的CPU排除问题后，自动变为副CPU工作。这种架构实现了真正意义上的控制器无扰动切换，具有很高的可靠性。
controlLogix系列的PLC采用了模块化的设计，友善的编程环境，易于学习、使用，使得维护工作的难度大大的降低。
自动化监控系统的上位机选用了安装Intouch软件的PC。上位机有两台PC，1台作为工程师站、1台作为操作员站。工程师站安装Intouch的开发版本，可以进行人机交互界面的开发与修改并具有程序的运行功能。操作员站安装Intouch的运行版本，只具有程序运行功能。两台上位机互为冗余，独立运行，各自通过网络交换机向下位机ControlLogix PLC读取数据。两台上位机的同时使用大大提高了系统的稳定性。
4.2泵站监控系统的功能
徐泾泵站自动化监控系统的两大功能：设备的控制与数据的处理。
4.2.1设备的控制
泵站主要设备如下：10kV变配电设备，400V变配电设备，水泵变频器，水泵软启动，出口液控阀等。
设备的控制分为两层：就地层与远控层。就地层就是在设备本身的控制面版上进行操作，具有较高的优先级别。远控层就是在计算机上实现设备的控制。就地与远控的选择切换通过设备上的选择按钮来实现。
徐泾泵站是按无人（少人）值守标准设计的泵站，泵组的开停可以在计算机端通过轻点鼠标而实现一步化的操作。原先需要在400V变配电设备、变频器、出口液控阀等三处地方安排三个工作人员来完成的开停泵操作，现在只需一个工作人员坐在电脑前就可以完成。工作人员通过计算机操作，将控制指令发往PLC，PLC按照预定的操作流程去控制相应设备，设备之间按照一定的顺序联动运行，此种操作方式无论在效率和准确性上都大大超越了人工就地控制的方式。而且根据不同的权限授予，工作人员除了可以在泵站内的操作站，还可以在上级管理单位的操作站上对泵站内设备进行控制，从而实现泵站真正的无人值守。
4.2.2数据的采集与处理
徐泾泵站监控系统的数据众多，主要分为以下几类：
（1）生产工艺数据包括压力、流量、水质等。
（2）电气数据包括电压、电流、功率、开关位置等。
（3）设备运行状态数据包括变频器开停故障状态，阀门开闭状态，水泵转速与水泵故障等。
（4）设备健康状态数据包括水泵、电机的温度与振动数据等。
由于数据量大，少量的工作人员无法同时兼顾这些数据，监控系统必须具有完善的报警机制，将关键信息第一时间呈现给工作人员。系统必须对采集到的数据进行判断处理，除了数据本身还应该将可能的故障提示给工作人员。比如系统对泵站的出口压力进行数值的判断，根据预设定值，进行压力过低或过高的警报提示。又如系统对泵站的振动频谱进行分析判断，根据相关的国标，提示水泵可能存在的故障，或提醒工作人员设备老化的趋势。
4.2.3泵站数据的上传
徐泾泵站隶属于松浦原水厂管辖，徐泾泵站的生产系统数据通过服务器经由两条数据链路发送至松浦原水厂数据服务器。两条数据链路一条为点对点SDH数据专线，另一条为具有固定IP地址的ADSL。两条数据链路同时传输数据，互为备用。
松浦原水厂的数据服务器将本厂数据连同徐泾泵站的数据一起发送至原水调度中心，同样是通过两条冗余的数据专线。这样徐泾泵站的生产系统就构成了稳定可靠的三级监控：本地/上级厂/调度中心，三个地方都可以对徐泾泵站的生产活动进行实时的监控。不仅实现了数据实时共享、一网调度的需求，同时也降低了减少本地工作人员而可能带来的风险隐患。
泵站自动化控制范文4
关键词：泵站机电设备；自动化技术；重要性；功能；应用发展；设计要求
一、泵站机电设备自动化技术的重要性及其功能
1、泵站机电设备自动化的意义。泵站机电设备自动化技术应用属于一门综合了多种科学技术的系统专业，包括计算机技术、网络信息化技术、通信技术等。自二十世纪九十年代初期阶段，以计算机为主的电子信息技术迅猛席卷全国各行各业，信息化技术水平日渐成熟。但是，当时许多开发商都简单的理解为泵站能够对设备的开关机进行操作就属于自动化技术应用，所以最终通过信息化技术手段的运用将设备柜前手工操作移驾到计算机屏幕前。事实上，泵站自动化不仅仅是针对于设备开停机操作或基本运行进行监控管理，同时对泵站励磁系统开发、继电保护优化、水利监控、以及经济运行成果分析等方面问题予以完善都有着重要而又紧密的内在联系。泵站强调机电设备自动化技术的应用不仅是设备自动化操作、监控对象分析、设备软件系统平台控制、数据空定义、信息化接口配置、协议栈优化等方方面面的技术完善过程，同时也是未来泵站经营建设走向可持续发展之路与落实科学发展观的实际需求，具有重要现实意义。
2、泵站机电设备自动化的功能。泵站机电设备自动化的功能要求主要包括：（1）数据采集与处理。通过自动周期性地采集或由操作员通过应用程序发命令采集泵站现场各种实时数据，进行必要的数据预处理并以一定的格式存入实时数据库，按照信号性质的不同把它细分为模拟量、开关量及脉冲数字量等。（2）安全运行与监视。对主设备及辅机设备的运行状态进行实时监视，包括当前各主要设备的运行及停止情况、闸门启闭情况，并对各运行参数进行实时显示。（3）控制与调节。泵站机电设备自动化系统的控制功能应该满足泵站机组启、停和变电所操作规范规定的要求。机组启、停控制有一条指令完成，计算机自动检测机组启、停条件并顺序执行，当满足条件时，执行操作。对变电所开关的操作应该自动检测操作条件，并按照预定的步骤进行分合闸。对所有设备应该设置手动控制方式和自动控制方式，并设有静态试验方式。机组事故停机时，应该同时关闭相关的辅助设备。
三、泵站机电设备自动化技术的应用发展
1、泵站机电设备自动化技术的应用分析。通常泵站机电设备自动化技术的应用就是准确读取信息来源，实现自动化的机械操作，具有较高的灵敏度和准确度。泵站机电设备自动化技术的应用摆脱了设备或机械受人类主观因素的影响，使得泵站的信息处理操作沿着既定的技术程序精准运行，避免了众多负面因素的影响，达到了人力所不能及的运行高度，极大地减轻了人类的操作负担。泵站机电设备自动化技术的有效应用，使得现场运行更具安全性和可靠性，其所带有的自动预警装置和检测装置有效地减轻了设备的运行风险，更好地延长机电自动化控制设备的使用寿命和运行周期。此外，泵站机电设备自动化控制设备有利于维修和保养，能很好地改善设备的运行状态，泵站机电设备自动化技术所带有的功能比较全面，适应面极为广泛，泵站的机电自动化控制设备可以节省众多人力、物力、财力，有利于删减冗杂的部门和人力，促进了能源及材料的节省。
2、泵站机电设备自动化技术应用的发展。基于泵站机电设备自动化技术的重要性，其具有较强的复合性，并且机电的自动化囊括了信息整理学、计算机程序等多门学科内容，所以为了发挥泵站机电设备自动化技术的作用，必须加强对其发展的研究。当今人类社会更加偏向于智能化和自动化，对于生活和工作的追求也发生了改变。首先，机电自动化必须要结合智能化这一重要发展方向，渐渐地向智能领域的自动化控制迈进。从目前的发展局势来看，智能化具有性能高、运行快、应用广等特点，注定成为自动化控制系统的开发主流。泵站机电设备自动化技术要注意依靠网络这一现代化科技平台，远程控制就必须通过网络建立，将自动化控制的终端设立于泵站，就能很好地进行远程控制，甚至是家庭型控制。最后，泵站机电设备自动化技术要讲求自动化和绿色化，机电系统自动化控制的核心就是自动操作，要重点巩固机电系统与人力的关系，逐步走向人机联合，通过自动化控制实现产品的绿色化和生态化。
三、泵站机电设备自动化设计要求的分析
1、泵站机电设备自动化设计思路的分析。泵站机电设备自动化设计的目的不仅只是在开停设备上的控制，自动化系统需要完成的工作很多，如水位、流量的监控；电气设湓诵械募嗫睾捅；ぃ皇鹿屎凸收系脑ぞ；信息的采集与交换；实现无人值班等等。当然在实际设计时要以泵站的具体要求为前提，并分清设计的重点和次重点，作出切合实际的设计，主要设计思路有：信息设计，是以信息为导向的设计活动，泵站运行中所采集的信息数据是水利系统实现信息化管理的基点，能为水利信息系统提供准确的动态数据；典型设计，在没有相应标准和规范的前提下典型设计可以起到标志性作用，通过典型设计固定下来的技术和方案可以为同类型的泵站建设提供参考作用；模块化典型设计，由于泵站类型不多，但自动化系统要求不一，各个泵站还是存在机组台数和形式的区别。通过典型设计可以设计出若干个模块，整个泵站综合自动化系统就是由数个基本模块通过积木式叠加组合而成，再根据不同泵站的建设要求就可将其应用到泵站设计之中了。
2、泵站机电设备自动化设计的合理定位。通过泵站机电设备自动化建设是一项系统性很强的工作，因此要从多方面分析，综合考虑如投入、技术、运行环境等，然后结合各种实际情况确定其自动化的需求程度，设计出符合实际应用的自动化泵站。因此为了充分发挥泵站机电设备自动化的作用，必须对泵站机电设备自动化设计进行科学合理的定位。
3、所建泵站机电设备自动化系统机构进行选择，常见的系统结构有以下三种：（1）监控主机+通讯协议设备。该结构是将指令交给监控主机来调整和控制的，而对通讯协议设备的要求较低，因此要重视监控主机的选择，因为它是泵站自动化控制的关键，如果出现问题就会影响指令的正常专递，自控系统也就没法正常运行。（2）监控主机+PLC+通讯协议设备。泵站的机电设备自动化系统按其单元构成可分为三个部分，分别是若干可编程控制器PLC、监控下层设备的通讯监控主机以及通过以太网通讯PLC。其中PLC是控制节点，对于提高系统运行的可靠性起着一定作用。但此系统结构也有一定的局限性，就是PLC和下层通讯能力较弱，对通讯速度造成了阻碍。
结束语
综上所述，泵站机电设备自动化技术的应用不仅要结合泵站的实际情况，同时还要遵循一定的原则。立足为生产服务的目标，准确对泵站进行定位，优化泵站机电设备自动化设计，为泵站机电设备自动化运行创造良好环境。
参考文献：
[1]葛强.大型泵站的电气技术改造[J].水泵技术，2010（05）
[2]姚彦星.深圳机场排涝泵站电气设计[J].中国农村水利水电，2012（10）
泵站自动化控制范文5
关键词：城市污水处理；提升泵；自动化控制
中图分类号： F407 文献标识码： A
引言
随着社会的发展越来越快，带来的水污染也就越来越严重，如何保护好我们赖以生存的环境，污水处理的重要性就凸显出来。可利用的水资源也在逐步匮乏，把从污水处理达标排放模式转变成水资源的可再生利用，以达到真正意义上的合理利用资源、节能减排的目标。就以城市污水厂为例，来探讨PLC控制系统在污水厂的集散控制和智能化运用的效果。城市污水是通过下水管道、中继提升泵站收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种工业废水、生活污水和城市降雨流经的混合水，其质量特征是废水水质波动大，尤其是工业区，工业废水可循排放无规律性，污染来源相对比较复杂，如何合理地处理好这些污水，对合理利用资源、节能减排及保护生态环境具有重要意义。
1、污水提升泵站自动化控制系统概述
从我国目前大部分城市污水处理厂的污水处理泵站运行情况来看，污水处理的工作流程归纳为:首先把厂区外的污水经过主污水管道、中继提升泵站，使其进入污水处理厂格栅;然后通过格栅机使污水进入水泵房进而进入沉砂池、反应池以及二沉池等一系列环节，中间对可利用污水进行一定的净化实现污水的回收与再利用。值得注意的是污水提升泵站在进行污水处理时的核心工作是在水泵房环节，该地方为污水厂区标高的最低位置，进水泵房在底部放置若干台潜污泵以供自动化系统的正常运行并备用一台潜污泵，以防止运行过程中潜污泵出现损坏等问题，留以备用。其工作性能主要是把污水抽到高处使污水运用重力的作用顺利的流经到各个污水处理工序。这种运行方式是运用液位的控制来实现污水的排放和处理其主要的缺陷在于水泵的启动频率和泵的损坏程度不一致，导致水泵在工作期间，不断地出现问题从而大大降低了水泵的工作效率。另一方面，由于城市污水量的逐步增加污水巨大的冲击力量也对污水提升泵站造成了巨大的磨损，从而不利于污水处理泵的长期使用，致使泵站的工作效率降低不利于城市污水的彻底处理。
2、污水提升泵站自动化控制系统结构
2.1、主站
主站的自动化控制系统采用的设备是西门子一系列，并通过数据传输系统对个子站进行实时数据的收集和管理，同时还为其预设了一个多余的通信端口，以便以后把污水提升泵系统和整个污水处理厂进行联接。并通过两台工控机和主机进行实时通信，以便把收集的泵站数据传输给主机，从而把实时的数据显示在显示器上。
2.2、提升站（子站）
子站采用摄像头、硬盘机、液位计、流量计来对集水井内的水位情况进行数据采集，同时把这些数据通过子站的计算机传送到主站，从而实现指挥中心的远程控制。
3、泵站自动化控制系统控制流程
3.1、污水泵的自动控制
在集水井内安装一台超声波液位计，测量集水井液位。潜水泵根据集水井液位，按照预定的运行方案自动增减水泵开启台数。具体运行模式如下。
3.1.1、在PLC自动控制模式下，PLC按照集水井液位设置点自动起动或停止相应台数的进水泵。
3.1.2、由低至高，集水井液位包括以下设置点。低液位设置点：当液位降至此设置点以下时，PLC发出低液位报警，并停止所有自动运行的污水泵（无论强制自动还是遥控自动）。
3.2、格栅的自动控制
格栅前后也安装了超声液位计，从而准确的识别栅格前后的位差格栅机根据前后液位差或设定的运行时间与运行周期自动运行，时间和周期均可根据进水杂质情况调整。具体如下第一，控制系统，可以根据时间设定和液位差来进行栅格的开启或者停运。第二，栅格根据时间模式的设置来运行，当一天栅格运行时间达到设定值，就会自动停止，并启动这台栅格的下一次工作周期。栅格停止时间达到预设时也是相同。第三，液位差大于预设时，就启动栅格，相反，就停止栅格。
3.3、PLC自动控制系统的运用
PLC自动控制系统在污水厂的应用最主要的功能就是能够实时监控现场设备、工艺流程进行在线监测，最终反映污水处理的效果，也是对出水数据的最直观的感受。进出水数据监控污水处理的初步分析称之为拐点分析，如果出水中的某个数据出现了超标或者无数据。首先分析确认设备是否正常运行，如果是设备原因故障而导致数据超标，可以通过数据有效性分析，报修数据监控的维护公司。为了能够确保DCS系统数据传输的正确性和稳定性，可以通过日常比对确保数据有效性。对于进出水数据和进出水流量是一天两次比对，过程仪表采取一天一次数据比对，可对数据进行分析和比对。设备运行监控工艺图之间的转换更多是巡查设备是否运行正常，输出信号线是否正常运行，及时了解在线设备的开停时间、能否正常开启，便于及时维修达到控制出水的水质情况。
3.4、出水数据分析
3.4.1、污泥体积指数对于出水水质的影响。污泥体积指SVI的大小能反映出生物池中活性污泥的疏散程度和凝聚沉降的性能大小。污泥体积指数SVI过低，会导致污泥颗粒细小紧密，颜色深黑。
3.4.2、温度对出水水质的影响。通过实际运行污水厂的参数，我们发现曝气池的温度对于污水处理有着密切的联系。比如，一年中北方温差虽然较大，但他们每家都有暖气供应，曝气池中的水一般稳定在9℃-21℃的范围内，而南方出水水质受温度的影响比较明显，曝气池中的水可能在4℃-30℃的范围内，所以北方出水水质要比南方污水厂稳定，由此可见曝气池内的水质温度影响着出水水质。
4、城市污水处理自动化技术的改进和发展
随着城市污水处理问题受到的关注越来越多，人们开始重视起城市建设和污水处理等问题。针对城市污水处理所存在的问题，应该做出相应的改进。在科技高速发展的时代，自动化过程中所使用到的仪器设备也在不断地更新和换代，这就要求技术工作人员应提高自身的专业知识，做到与时俱进，不断地丰富自身的学识，提高对技能的掌控力。同时城市污水处理自动化的发展也带动了相关的一些科技产业的革新。很多企业通过考察，开始注意到这个问题，并且着重于污水处理自动化的技术研发，加强了对污水处理系统的升级和技术的完善。自动化控制在污水处理过程中的广泛应用使得监控软件等设备技术的研发也得到了飞速的发展。目前我国污水处理虽然较其他发达国家还比较落后，但是同过去相比也取得了很大的进步。针对城市污水处理这个一问题，我国也开始越来越重视，政府部门开始支持和倡导相关技术的研发工作，并加强了对污水处理的管理力度。中央监控系统也逐渐成为了对污水处理工作进行监控、管理和数据分析的中心，它要求能够实现“集中管理和分散控制”的监控模式，从而达到中控室集中控制，局部不影响主体正常运行的目的，合理调配污水排放与处理的矛盾。这也在一定程度上确保了系统的稳定性，分散了故障发生的风险性。不同的污水处理厂也应该根据自身情况作出相应的工艺流程要求，并针对用户需要作出相应的调整，应保证自动化控制系统内部配置的灵活性和合理性。同时也应该做到紧跟时代的步伐，根据要求规范系统操作，把相关技术相结合。
5、结语
随着污水处理厂、泵站自动化系统的日益完善，智能化控制及对控制设备的综合保护等优势逐渐体现出来，越来越多的污水提升泵站已经将上述技术功能作为泵站自动化系统的设计蓝本。泵站自动化系统也将在未来的污水提升泵站控制领域得到广泛应用。
参考文献
[1]杨新宇.城市污水处理厂控制系统开发与综合评价[D].清华大学,2012.
[2]陈功,周玲玲,戴晓虎,董滨.城市污水处理厂节能降耗途径[J].水处理技术,2012,04:12-15.
泵站自动化控制范文6
关键词：污水处理；提升；泵自动化；控制系统
中图分类号：U664文献标识码： A
前言
自来水生产过程中，沉淀池排泥、滤池冲洗等工艺会产生大量污水。过去，通常对这些污水做直接排放处理。随着环保要求的提高，以及水资源成本的不断增加，越来越越多的水厂建立了污水处理系统，对生产过程产生的污水进行回收利用， 根据笔者的调研，我国目前超过半数的城镇自来水厂的污水处理都依赖于观察法，依靠工人手动调节，很难实现完全自动化处理。污水处理不能完全自动化，一方面降低了污水处理的效率，造成了水资源不能充分利用；另一方面也容易对自来水厂供水的水质造成影响。
一、、子站自动控制系统
污水泵站的工艺流程大致相同，均为：地下管网污水泵站格栅机滤渣污水集水井提升泵房经过多级泵站提升污水处理厂。主要控制对象设备有：进出水闸门、格栅机、除污机、提升泵等。泵站自动化控制系统要求集数据采集、智能控制于一身，主要功能包括以下几个方面：
（1）、控制方式
有手动、自动两种控制方式，由控制柜上转换开关切换。手动方式由控制柜上按钮手动操作；自动方式由PLC控制。自动方式又分强制自动和遥控自动两种，也在控制柜上按钮手动操作切换，或通过主站远程控制切换，强制自动由本地子站PLC全权控制，用于通讯出故障时，独立运行。遥控自动为主站自动或手动遥控。
（2）、主要控制功能
根据集水井水位的变化控制泵的开、停。不出现低水位抽空泵，也不发生溢流；泵的开、停顺序：循环开停机，即先开先停，循环运行；分南北池的泵站，分池运行时，两池液位应能独立控制，合池运行时两池轮流开机；根据粗格栅前后时间周期和液位差控制格栅机的启停；根据需要实现闸门启闭机的控制，实现无轴螺旋输渣机与粗格栅的联动，同时实现对输渣机的工作状态的测控；最多开机台数控制：以免造成管道溢流或泵站自回流的现象，有的泵站需限制开机台数。最多开机台数在强制自动方式，由子站PLC控制，在遥控方式由主站主机控制；紧急关总闸控制：当机房发生火灾或管道破裂大量漏水等紧急情况，为防止事故扩大，主站可通过遥控方式关断泵站电源总闸。
二、污水处理自动控制管理系统的设计与实现
（1）、系统运行模式
基于以太网的远程自动控制系统，目前主要有两种系统模式，分别是B/S模式和C/S模式。
1、B/S模式
所谓B/S模式，就是浏览器/服务器模式，这种模式无需开发专用人机交互软件，借助于浏览器实现人机交互，但是服务器负荷较大。
2、C/S模式
所谓C/S模式，就是客户端/服务器模式，需要专门设计的人机交互软件，开发工作量较大，但是大大减轻了服务器的负荷，系统的稳定性有所提高。
鉴于上述两种系统模式各有优缺点，本自动化控制系统采用两种模式的结合模式，即系统前端借助浏览器实现人机交互，以此减轻整个系统的开发工作量；同时系统后台增加一台服务器，用于程序的响应与控制，将数据集中在另一台服务器上，这样既可以减轻服务器的负荷，同时又提高了系统的健壮性，提高了系统运行的稳定性和可靠性。
（2）、系统架构设计
污水处理自动控制系统的架构，主要从以下三个层次进行架构设计。
1、传感器检测层
传感器检测主要布置在最低层，也就是直接利用传感器检测污水处理设备的工作状态参数以及环境参数，利用液位、流量、位移、限位等传感器采集到的数据对污水处理的相关数据进行计算，实现对污水处理工艺的自动化监测。
2、网络传输层
传感器将采集到的监测数据，利用环型以太网进行传输，传输给PLC控制器。环型以太网采用光纤结构布置，在提高网络通信实时性的同时也能够提高网络系统性能的稳定性。
3、数据信息管理层
数据信息管理层主要是通过基于windows系统开发的可视化人机交互界面实现数据信息的显示、存储、分析和打印等需求；另一方面，当数据出现异常或者机电设备出现故障时，该控制中心也能够发出报警，同时依靠专家系统给出故障诊断结论和建议。
（3）、系统软件设计
系统的软件设计，主要包含两个方面。
1、PLC程序的设计
PLC的程序设计主要是利用梯形图进行程序开发。由于选用的是西门子的S7-200系列的PLC，因此在程序设计上可以选用STEP7软件进行梯形图的绘制。
2、数据管理层的可视化程序设计
数据管理层是基于Windows实现的可视化界面，能够实现良好的人机交互。控制软件主要是利用组态软件（如西门子WinCC）设计人机交互界面，利用计算机的联网通信能力实现与PLC的联网数据交换，从而将最底层的传感器检测数据在可视化界面上显示出来，以实现良好的人机交互的目的。
三、污水提升泵站自动化控制系统控制流程
（1）、污水泵的自动控制
每个集水井中都安装了液位计和流量计等监测设备，通过这些设备可以对集水井里的污水进行监测。提升泵可以依据液位计的监测数据按照预定的方案开启泵的数量。本系统由三台提升泵、PLC、变频器及变频器切换接触器等相关电气组成。具体如下：第一，PLC控制系统，用一台变频器根据污水液位计的设置要求，通过变频器切换接触器对三台提升泵电机分别进行软起动、运行或停止。并控制变频器的频率以调整水泵转速，进行污水流量的控制；第二，从低位设置到高位设置阀值分别是：1、停止所有泵的设置点，在这个液位以下所有的泵都会立刻停止运行；2、低液位设置点，再这个液位以下就会出现报警，并停止一些泵的运行；3、启动第二台泵的设置点；4、随后是启动第三台泵的液位设置；5、以及高液位使得设置点，当污水高出这个液位时，系统就会发出高液位的警报。第三，通过变频器软起动提升泵电机，延长了水泵的使用寿命，减少了对电网的冲击。同时在PLC的控制下进行泵的自动轮换开启调控，在泵运行一定长的实际后，就会根据系统的设置停止运行，从而开启另外一台泵，保护泵的寿命，保证泵站的安全运行。第四，故障信号的识别控制，PLC可以自动识别警报和故障，进而更加情况开启或者停止泵的运行。第五，采用手动开启泵时，PLC根据手动功能按钮操作进行单泵或多泵的起动、运行和停止。
（2）、格栅的自动控制
格栅前后也安装了超声液位计，从而准确的识别栅格前后的位差；格栅机根据前后液位差或设定的运行时间与运行周期自动运行，时间和周期均可根据进水杂质情况调整。具体如下：第一，PLC控制系统，可以根据时间设定和液位差来进行栅格的开启或者停运。第二，栅格根据时间模式的设置来运行，当一天栅格运行时间达到设定值，就会自动停止，并启动这台栅格的下一次工作周期。栅格停止时间达到预设时也是相同。第三，液位差大于预设时，PLC就启动栅格，相反，就停止栅格。
（3）、出水电动阀门控制模式
PLC自动控制模式下，操作员站或就地操作下达开、关阀指令。
四、运行状态和分析
污水处理厂污水提升泵站采用一只变频器通过切换接触器分驱动三台提升泵电机，减少了自动化系统的成本，降底了运行功率。自动化控制以来，具备良好的运行状况。为污水处理厂科学管理、决策、调度打下了坚实的基础。不仅大大的提高生产力，减轻了值班人员的工作强度，还为管理人员提供了科学可靠的相关管理数据依据。
五、结语
总而言之，污水处理关系到国计民生，污水处理厂污水提升泵自动控制系统是污水处理中的重要部分，为了更科学、高效、稳定的管理及运行污水处理泵站，建设智能化的泵站系统，随着污水处理厂自动化系统的不断升级，不断完善，污水提升泵站自动化系统也成为污水处理厂进行自动化升级的发展趋势，污水提升泵站自动化控制系统的优势越来越明显，泵站自动化控制系统必将在未来的污水提升泵站控制领域得到广泛应用。
参考文献
[1]于凤臣.污水处理中自动控制系统设计[J].科技资讯，2011(4)．
[2]应劭霖.基于PLC的污水处理自控系统研究[D].江西农业大学，2012.
