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【摘要】本文以阐述泵站自动化的必要性为基础，着重分析了泵站自动化设计中的问题，以实际为出发点对泵站电气自动化设计与应用进行了探讨。
【关键词】泵站，电气自动化，设计与应用
一、前言
我国泵站电气自动化在电气工程自动化中的应用正在不断的完善，在应用的过程中还是存在一些问题和不足，这就要求我们加强对泵站电气自动化设计与应用的研究，对确保泵站电气自动化工程的质量有着重要意义。
二、分析泵站自动化的必要性
混流泵机组开机有4个步骤：开启真空泵，启动主机、打开闸阀、关闭真空泵等，与此同时还要观测仪表，需2-3人同时操作，劳动强度大（特别是开启大口径闸阀），有一定危险性，容易发生事故，24h运行时需要有6-9人值班。而采用自动化控制，不仅可以减少，2/3操作人员，节省相应的运行工资费用，还可将泵站的设备运行情况即时显示并存储，减轻工作人员劳动强度，提高人和设备的安全性，并可随时分析泵站装置效率，及时采取措施以保证泵站高效、低耗、安全运行。
三、泵站自动化设计中的问题分析
当前，我国国内的泵站电气自动化水平提升速度较快，尤其一些大型泵站的自动化水平已经达到了很高的水准，但是在更为广泛的实际应用中还存在一定问题，这对泵站电气自动化的发展也产生了一定阻碍。
1、设计过程中对测量、控制和保护的协调
传统的泵站在升级改造的过程中主要是围绕测量、控制和保护三方面进行，但是随着科学技术的快速发展，越来越多的高新科技应用于泵站的自动化设计过程，在新兴技术的影响下，测量、控制和保护之间的界限也越来越小，并逐渐过渡和融合。然而，又因为继电保护过程中的作用对象和人工操作一样是电气设备的开关，也通过对开关的控制来对设备的运行管理，因此这样起到了控制的作用，所以在泵站电气自动化设计中要考虑到新设备和新技术的应用，注重和处理好测量、控制和保护之间的关系。
2、设计过程中对自控环节的划分
泵站电气自动化控制系统结构主要分为一个顺序控制和多个独立控制单元。因此在设计中应注重系统的层次划分，即在设计时先处理好对多个独立控制单元，再设计这些单元的关键控制线路对信息进行处理和发出指令，各个独立控制单元可进行独立的操控，这样就能够很大程度降低泵站运行过程中产生的风险。
四、泵站电气自动化设计与应用
1、自控系统软、硬件功能的有机结合
自动化系统由指令系统、控制系统、执行系统、检测系统、反馈系统等组成，是硬件设备和软件功能的有机结合。一个优良的自动化系统，追求的不是配置的豪华和造价的昂贵，而是从系统模式和整体设计上都符合安全供水、开停机操作的需要。各个子系统之间，在设计上满足合理配合和联系，在系统功能、性能指标、经济指标、可靠度要求等综合数据考核上达到工艺的需要，追求最佳的性能价格比。
目前，我们各泵站自动化系统软件功能还没有完全符合硬件操作的要求，还有一定的差距。自控系统硬件设备的数量和技术指标，容易被重视和掌握，而软件的技术功能指标，同样是衡量一个自控系统可靠性、先进性的主要依据。因此，控制软件的可靠性、实时性、完善性、可操作性、容错技术和自诊断功能是自控系统的关键技术。检验和衡量供水行业自控软件的考核指标，应该包括以下几项内容：操作指令的执行时间（≤3 s）、冗余系统的切换时间（≤30 s）、计算机画面上数据刷新周期、在72 h内允许的通信故障发生的累计时间和一次故障的最长时间、数据通信负载容量和考核方法、故障发生到屏幕显示时间（≤3 s）、PLC控制器对一次仪表数据的采集周期（≤20 s）、PLC控制器之间询问时间和等待时间（一般为1～2 s）、计算机之间询问时间等。
2、依靠自己的力量进行维护管理
城市供水自动化， 传统的概念是指利用机器设备去监测给水过程的参数，并（或）连续地操作执行机构的过程。这一过程既可能与水量有关（如流量、水位、机泵状态等），也可能与水质有关（如浊度、投加等）。保证水量，提高水质，保障安全，降低成本是城市给水行业当前的中心任务，而自动化和信息化则是完成该任务的重要的技术手段。
城市给水系统有下面特点：按静态负载进行设计和建设（按最大能力），按动态负载运行（通常不是工作在最大能力情况）。给水系统中自控系统和信息系统的作用，就是要将给水系统的工作状态保持在较好的水平上。从不监测或人工监测变为在线监测；从人工操作到半自动或全自动操作；从水利能源的定量或不受控制的使用到实时优化使用；从水质水量调度的被动状态到主动状态，从而提高泵站运行的效率和安全输水的效益。显然，上述的两种负载的“差距”越大，自控化和信息化的效益越明显。而我们自动化系统建立后的维护管理水平显得滞后，影响了自动化功能的正常发挥。主要原因：一是没有设立自动化系统维护管理的专门机构，虽然我们成立了信息科，但面对全处综合信息设备的各项维护维修和管理工作，显得人手少，技术力量不雄厚，对各泵站自动化系统的维护管理鞭长莫及；二是受传统观念的束缚，认为没有自动化照样能够开停机供水，对自动化的重要性认识不足；三是自动化技能培训不到位，运行操作和管理人员的技术素质还没有跟上自动化发展的需要，尤其是缺乏软件编程和硬件操控的技术人才。因此，提高运行、管理人员自动化技术素质，是当前各泵站供水自动化的当务之急。
3、建设技术精、素质高的自动化管理职工队伍
有了先进的技术装备，还需要有能够掌握自动化先进技术的职工队伍，唯此自动化才能保证高质量，才能发挥巨大的作用，否则自动化就是一种摆设，就会进入“开始自动―不久手动―最后不动”的模式，还不如沿用传统的操作方法。
应当承认，我们泵站运行管理队伍是过硬的，通过他们的辛勤努力，我们实现了28年安全供水无事故的辉煌业绩。但是，面对自动化新的操作技能，特别是面对自动化出现故障时，有的职工显得茫然，不知所措，不知道怎样去操作、去排除。这就需要我们加大力度，为运行人员创造培训和学习自动化技术的条件，培养各泵站自己的自动化技术人才。
（一）、加强自动化应用技术的基本知识和技能培训
泵站自动化技术涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术、信息与网络控制技术、机电一体化技术、水泵机械等诸多领域，是一门综合性较强的学科，其主要特点是强弱电结合、机电结合、软硬件结合。我们要从培养工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识入手，加强泵站运行人员的电工电子、系统控制及计算机技术方面的基本训练，逐步培养出能够解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人员。
（二）、从实际出发，采取“走出去、请进来”等多种途径和方式，对运行人员进行有针对性的强化培训
泵站供水自动化对泵站运行管理工作提出了比以往高得多的要求，对于大部分运行管理人员来说，现有的技术力量（包括计算机、仪表、网络、软件方面的人员）不能完全胜任自动化系统的维护、操作和管理工作。因此，可以和大专院校或专业公司联合，请他们来到现场进行实际操作和讲解，或派人到他们那里去进行委培，尽快培养出自己的自动化技术人才。
五、结束语
泵站电气自动化设计与应用在电气工程自动化控制中起到至关重要的作用，因此，在工程的后续发展中，要不断进行泵站电气自动化设计与应用的研究，促进泵站电气自动化设计与应用水平的提高。
【参考文献】
[1]郭凤文.水工业自动化控制技术的发展趋势.中国给水排水，2010
[2]黎志伟，田旭.中小型泵站实现自动化的几点体会.湖南水利水电，2011.
[3]周小庆，唐鸿儒.泵站自动化技术研究.水利水文自动化，2012.
【关键词】泵站，电气自动化，设计与应用
一、前言
我国泵站电气自动化在电气工程自动化中的应用正在不断的完善，在应用的过程中还是存在一些问题和不足，这就要求我们加强对泵站电气自动化设计与应用的研究，对确保泵站电气自动化工程的质量有着重要意义。
二、分析泵站自动化的必要性
混流泵机组开机有4个步骤：开启真空泵，启动主机、打开闸阀、关闭真空泵等，与此同时还要观测仪表，需2-3人同时操作，劳动强度大（特别是开启大口径闸阀），有一定危险性，容易发生事故，24h运行时需要有6-9人值班。而采用自动化控制，不仅可以减少，2/3操作人员，节省相应的运行工资费用，还可将泵站的设备运行情况即时显示并存储，减轻工作人员劳动强度，提高人和设备的安全性，并可随时分析泵站装置效率，及时采取措施以保证泵站高效、低耗、安全运行。
三、泵站自动化设计中的问题分析
当前，我国国内的泵站电气自动化水平提升速度较快，尤其一些大型泵站的自动化水平已经达到了很高的水准，但是在更为广泛的实际应用中还存在一定问题，这对泵站电气自动化的发展也产生了一定阻碍。
1、设计过程中对测量、控制和保护的协调
传统的泵站在升级改造的过程中主要是围绕测量、控制和保护三方面进行，但是随着科学技术的快速发展，越来越多的高新科技应用于泵站的自动化设计过程，在新兴技术的影响下，测量、控制和保护之间的界限也越来越小，并逐渐过渡和融合。然而，又因为继电保护过程中的作用对象和人工操作一样是电气设备的开关，也通过对开关的控制来对设备的运行管理，因此这样起到了控制的作用，所以在泵站电气自动化设计中要考虑到新设备和新技术的应用，注重和处理好测量、控制和保护之间的关系。
2、设计过程中对自控环节的划分
泵站电气自动化控制系统结构主要分为一个顺序控制和多个独立控制单元。因此在设计中应注重系统的层次划分，即在设计时先处理好对多个独立控制单元，再设计这些单元的关键控制线路对信息进行处理和发出指令，各个独立控制单元可进行独立的操控，这样就能够很大程度降低泵站运行过程中产生的风险。
四、泵站电气自动化设计与应用
1、自控系统软、硬件功能的有机结合
自动化系统由指令系统、控制系统、执行系统、检测系统、反馈系统等组成，是硬件设备和软件功能的有机结合。一个优良的自动化系统，追求的不是配置的豪华和造价的昂贵，而是从系统模式和整体设计上都符合安全供水、开停机操作的需要。各个子系统之间，在设计上满足合理配合和联系，在系统功能、性能指标、经济指标、可靠度要求等综合数据考核上达到工艺的需要，追求最佳的性能价格比。
目前，我们各泵站自动化系统软件功能还没有完全符合硬件操作的要求，还有一定的差距。自控系统硬件设备的数量和技术指标，容易被重视和掌握，而软件的技术功能指标，同样是衡量一个自控系统可靠性、先进性的主要依据。因此，控制软件的可靠性、实时性、完善性、可操作性、容错技术和自诊断功能是自控系统的关键技术。检验和衡量供水行业自控软件的考核指标，应该包括以下几项内容：操作指令的执行时间（≤3 s）、冗余系统的切换时间（≤30 s）、计算机画面上数据刷新周期、在72 h内允许的通信故障发生的累计时间和一次故障的最长时间、数据通信负载容量和考核方法、故障发生到屏幕显示时间（≤3 s）、PLC控制器对一次仪表数据的采集周期（≤20 s）、PLC控制器之间询问时间和等待时间（一般为1～2 s）、计算机之间询问时间等。
2、依靠自己的力量进行维护管理
城市供水自动化， 传统的概念是指利用机器设备去监测给水过程的参数，并（或）连续地操作执行机构的过程。这一过程既可能与水量有关（如流量、水位、机泵状态等），也可能与水质有关（如浊度、投加等）。保证水量，提高水质，保障安全，降低成本是城市给水行业当前的中心任务，而自动化和信息化则是完成该任务的重要的技术手段。
城市给水系统有下面特点：按静态负载进行设计和建设（按最大能力），按动态负载运行（通常不是工作在最大能力情况）。给水系统中自控系统和信息系统的作用，就是要将给水系统的工作状态保持在较好的水平上。从不监测或人工监测变为在线监测；从人工操作到半自动或全自动操作；从水利能源的定量或不受控制的使用到实时优化使用；从水质水量调度的被动状态到主动状态，从而提高泵站运行的效率和安全输水的效益。显然，上述的两种负载的“差距”越大，自控化和信息化的效益越明显。而我们自动化系统建立后的维护管理水平显得滞后，影响了自动化功能的正常发挥。主要原因：一是没有设立自动化系统维护管理的专门机构，虽然我们成立了信息科，但面对全处综合信息设备的各项维护维修和管理工作，显得人手少，技术力量不雄厚，对各泵站自动化系统的维护管理鞭长莫及；二是受传统观念的束缚，认为没有自动化照样能够开停机供水，对自动化的重要性认识不足；三是自动化技能培训不到位，运行操作和管理人员的技术素质还没有跟上自动化发展的需要，尤其是缺乏软件编程和硬件操控的技术人才。因此，提高运行、管理人员自动化技术素质，是当前各泵站供水自动化的当务之急。
3、建设技术精、素质高的自动化管理职工队伍
有了先进的技术装备，还需要有能够掌握自动化先进技术的职工队伍，唯此自动化才能保证高质量，才能发挥巨大的作用，否则自动化就是一种摆设，就会进入“开始自动―不久手动―最后不动”的模式，还不如沿用传统的操作方法。
应当承认，我们泵站运行管理队伍是过硬的，通过他们的辛勤努力，我们实现了28年安全供水无事故的辉煌业绩。但是，面对自动化新的操作技能，特别是面对自动化出现故障时，有的职工显得茫然，不知所措，不知道怎样去操作、去排除。这就需要我们加大力度，为运行人员创造培训和学习自动化技术的条件，培养各泵站自己的自动化技术人才。
（一）、加强自动化应用技术的基本知识和技能培训
泵站自动化技术涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术、信息与网络控制技术、机电一体化技术、水泵机械等诸多领域，是一门综合性较强的学科，其主要特点是强弱电结合、机电结合、软硬件结合。我们要从培养工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识入手，加强泵站运行人员的电工电子、系统控制及计算机技术方面的基本训练，逐步培养出能够解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人员。
（二）、从实际出发，采取“走出去、请进来”等多种途径和方式，对运行人员进行有针对性的强化培训
泵站供水自动化对泵站运行管理工作提出了比以往高得多的要求，对于大部分运行管理人员来说，现有的技术力量（包括计算机、仪表、网络、软件方面的人员）不能完全胜任自动化系统的维护、操作和管理工作。因此，可以和大专院校或专业公司联合，请他们来到现场进行实际操作和讲解，或派人到他们那里去进行委培，尽快培养出自己的自动化技术人才。
五、结束语
泵站电气自动化设计与应用在电气工程自动化控制中起到至关重要的作用，因此，在工程的后续发展中，要不断进行泵站电气自动化设计与应用的研究，促进泵站电气自动化设计与应用水平的提高。
【参考文献】
[1]郭凤文.水工业自动化控制技术的发展趋势.中国给水排水，2010
[2]黎志伟，田旭.中小型泵站实现自动化的几点体会.湖南水利水电，2011.
[3]周小庆，唐鸿儒.泵站自动化技术研究.水利水文自动化，2012.