自动化水泵供水控制系统研究

    王泓

    摘 要：随着科学技术的发展和进步，当前自动化技术已经广泛应用到工业生产的各个领域，并且都取得了不错的绩效。自动化水泵供水控制系统的应用，不仅提升了城市供水系统的稳定性和可靠性，而且具有良好的经济效益。本文首先介绍了自动化水泵供水控制系统的运行原理，为接下来的内容做好理论基础;之后重点分析了对于自动化水泵供水控制系统的内部设计，最后围绕这一系统的基本作业环节进行了简单探究，使整体结构更加科学合理。

    关键词：自动化水泵;供水控制系统

    长期以来，在水资源供应领域中普遍受到认可的是变频调控技术，但是这种技术在具体应用中存在跳闸频繁、能耗较大等问题，进而导致供水系统在运行过程中容易出现异常现象。自动化水泵供水控制系统的出现不仅能够有效解决传统变频调控技术存在的不足，而且更加符合节能减排的要求。基于此，相关部门逐渐开始引入这种系统，并且其应用范围也在持续扩大，成为现阶段供水领域中最受欢迎的一种系统。

    1 自动化水泵供水控制系统的运行原理

    作为一种先进的控制装置，自动化水泵供水控制系统的运行主要是借助PLC、变频器等设备进行的，其目的在于保证供水压力的闭环控制和稳定度。现阶段城市供水量逐渐增大，管网的压力也随之加大，针对这种情况，自动化水泵供水控制系统能够自动进行压力调节，使整个系统的运行速度和水流流量符合管网需要，进而达到稳定水压和降低能耗的目的。另外，自动化水泵供水控制系统能够通过调节频率控制水泵转速，其主要作业过程在于，通过这一系统中的压力变送器检测管网出水压力，并将与之相关的数据信息传输到PID控制器，PID通过分析计算为系统提供合适的频率，进而实现了系统整体作业过程中的自动化。值得注意的是，PID控制器不仅具有上述作用，而且还是PLC进行内置控制的核心，它能够通过分析Δp（预先设定的压力与给水连接管压力变送器之间的差值）的不同数据情况，为系统控制流程制定不同的方案。具体而言，针对Δp≠0的情况，PID控制器首先需要计算出Δp的具体数值，并根据计算结果转变PLC的输出值，在这一过程中，变频器的输出频率也随之改变，进而达到控制连接管给水压力的目的;针对Δp=0的情况，PID控制器不再需要计算出Δp的具体数值，因此PLC的输出值和变频器的输出频率也不会发生改变，水泵电机能够保持原来的状态继续运行。值得注意的是，工作人员在自动化水泵供水控制系统的运行过程中，应该时刻关注变频器的输出值，一旦发现输出值低于50赫兹的情况，应该立即切换电网，使该数值尽快恢复到正常状态。

    2 自动化水泵供水控制系统的设计

    2.1 控制系统的模式选择

    上面针对自动化水泵供水控制系统的运行原理进行了简单介绍，可以发现，这种系统在运行过程中整体符合简单高效的原则。为了使这种先进的自动化系统得到更加广泛的应用，相关人员在设计过程中也需要考虑各种不同的情况。目前，我国在自动化水泵供水控制系统的选择上，主要涉及到以下三种模式，下面将对此进行详细论述。

    2.1.1 手动控制模式

    在手动控制模式下，自动化水泵供水控制系统中相关设备的启动和停止是由操作人员负责的，因此这种控制模式需要在相关设备的控制箱中安装选择开关。另外，针对系统中的变频器操作模板，工作人员可以根据自身需要和具体情况进行手动控制或者自动控制，具有较强的灵活性。值得注意的是，手动控制模式对于工作人员专业素质和各种技能的要求较高，即工作人员在作业过程中首先需要针对水泵运行情况和现场状况进行详细了解，之后根据上述判断结果选择需要开启的水泵，并且需要借助变频器设置水泵的具体运行效率。一般而言，针对水泵运转时间大于24小时的情况，需要操作人员手动转换其他水泵的运行，确保整体系统持续处于高效运作中。另外，与其它控制模式相比，手动控制模式的典型优势在于，操作人員能够定期开展设备检查工作，并对其中出现的问题进行及时维修。

    2.1.2 PLC控制模式

    现阶段在水资源供应领域中，政府部门对于水泵供水系统的最大要求在于经济实用、运行可靠、高效节能。因此，工作人员在设计自动化水泵供水控制系统时，可以选择借助变频器实现对于水泵的调控运行，其中最核心也最主要的模式就是PLC控制模式。在PLC控制模式下，其中的主要组成部分包括PLC、PID智能调节器以及压力变送器等，能够发挥采集数据和控制设备等功能。在具体的作业过程中，PLC需要在水泵开启之前，对水泵的累计运行时间和之前的运行参数进行综合分析，进而自动选择出恰当的水泵启动方式。一般而言，PLC控制模式会优先启动运行时间短且运行状态好的水泵，这样才能避免出现因水泵运行时间过长或者持续不运行而导致的各种问题。另外，PLC需要接收PID智能控制器和压力传送器等产生的各种信号，并将其与其他相关的数据信息结合在一起进行累计计算，实现更加良好的控制效果。当然，这种自动化的作业过程并不意味着工作人员无法插手其中的任何操作，PLC控制模式还具有一个隐藏功能，即针对中央控制层的指令修改自身的控制方案，进而达到优化控制效果的目的。因此，为了使工作人员及时了解水泵的具体运行情况，自动化水泵供水控制系统在安装时会配备一台触摸屏，这样工作人员能够根据水泵的运行状况以及自身的判断修改PLC中的参数，使其作用效果达到最佳。

    2.1.3 中央控制系统

    作为自动化水泵供水控制系统的“大本营”，中央控制系统的主要组成部分仅仅包括设备开关和设备控制画面，但它能够发挥宏观调度的作用，进而实现对于整体系统的全面控制。具体而言，中央控制系统的作用不止于此，它在整体系统运行的各个时间段都进行了相应的调度：第一，中央控制系统能够远程设置变频器的输出值、频率等，进而改变供水系统的控制流程;第二，中央控制系统能够针对系统运行过程中出现的各种数据信息进行集合统计，并针对不同的工艺参数值进行具体分析，这一操作能够将其中有问题的部分及时反馈给工作人员，因此在很大程度上优化了系统的运行状态;第三，中央控制系统为工作人员展示着自动化水泵供水控制系统中各个设备的运行状态以及运行过程中数据信息的变动情况，对于系统运行出现的故障也能及时发布报警信号，以便于工作人员开展应对措施，确保整体系统的持续高效运行。

    2.2 软硬件的配置问题

    作为自动化水泵供水控制系统的关键部分，PLC不仅能够对各种信号进行采集和输入、实现数据交换，而且能够直接影响水泵压力的稳定程度，因此工作人员需要为PLC配置合适的软件设备与硬件设备，确保其在自动化水泵供水控制系统的作用充分发挥。值得注意的是，市场上售卖PLC的商家众多，很多PLC的质量也是良莠不齐，因此工作人员在采购PLC设备的过程中，应该加强辨别能力，并根据供水情况和实际需要进行选择。

    具体而言，在自动化水泵供水控制系统的硬件方面，工作人员需要重点关注对于PLC设备、计算机数据传感器、LED显示屏以及电信工控器的选择和配置。究其原因，在于PLC能够将采集和接收到的各种信号进行放大运行，并逐一判断这些信号的作业现场和具体类型，但是PLC发挥上述功能的前提是需要传感器、LED显示屏等各种硬件的支持。除此之外，为了及时明确水泵的运行情况、对系统作业环境实施整体控制，工作人员需要在水泵作业现场安装适当数量的摄像头以及与摄像头相关联的数据备份设备，这也是工作人员需要采购的重要硬件设备。

    在自动化水泵供水控制系统的软件方面，工作人员需要重点关注对于网络接口和远程调控程序的安装和配置，这些软件系统不仅能够掌握阀门的开关位置、辅助水泵的开启和停止工作，而且能够及时获取并传递系统运行过程中的水位信号、水泵压力以及管道流量等，方便工作人员快速进行分析和处理。

    3 自动化水泵供水控制系统的基本环节

    自动化水泵供水控制系统的基本环节包括排真空、操控闸门阀门、监控水位和流量以及传输数据等。具体而言，排真空工作首先需要借助真空检测器对水泵中的真空度进行检测，之后根据测量数据排除水泵中的空气，确保其中的真空度达到系统标准。这一工作环节主要是为了稳定水泵的导水压力，确保其在作业过程中不会出现任何问题;控制闸门阀门的工作即为控制闸门和阀门的开启和关闭，尤其是在水泵开始或者结束作業时应该降低闸门和阀门的开启速度，确保水流对于水泵的冲击影响降至最低;监控水位和流量的工作就是在系统运行过程中检测相关的水位信息和流量信息，并通过分析这些数据信息实现对于系统的控制;传输数据的工作主要就是将已经获取的数据信息进行传输，使其完整呈现在LED显示屏上，但是在传输的过程中需要注意防水和隐蔽，避免出现由于硬物毁损线路导致数据无法传输的问题。

    4 小结

    综上所述，自动化技术在我国水资源供应领域已经得到了广泛应用，这对于提高供水效率、实现节能减排具有重要的意义。基于此，相关部门应该针对自动化水泵供水控制系统的运行原理、设计流程以及基本环节进行深入了解，根据实际需求选择科学的控制方式，并为系统配置合适的软件硬件设备，确保该系统的持续高效运行。

    参考文献

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    [3]苏程睿.关于自动化水泵供水控制系统的研究[J].魅力中国，2017，（z2）：313.