浅谈排水泵站自动化监控中PLC的应用
摘 要 在信息技术的环境下，传统的排水泵站的管理已经无法适应现代发展的需要，因此，需要以信息技术为指导，对排水泵站进行改进和完善，最大限度地提高排水泵站管理的自动化和智能化，其中建立自动化监控系统是一个有效的方法。在自动化监控系统中，可编程控制器是核心内容，对提高泵站管理的实时性、有效性和安全性起到了积极的促进作用，为整个泵站的管理创造了有利的条件。本文就排水泵站自动化监控中PLC的应用进行探讨。
关键词 泵站；泵站自动化；远程监控；集中管理；分散控制
1 PLC控制原理
1.1 PLC的概述
可编程控制器（下简称PLC），是以微处理器为核心的数字运算操作电子系统装置，采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。各种PLC都包含硬件和软件，二者缺一不可，由CPU、存储器、输入输出设备（I/0）和其他可选部件（包括编程器，外存储器，模拟I/0盘，通信接口，扩展接口等）组成。
1.2 PLC控制原理
PLC采用循环扫描原理（即PLC运行时，CPU只能按程序规定的操作项目依次进行访问和处理）来工作，即对整个程序进行周期性扫描，直到停机为止。PLC工作过程，即用户程序的执行过程，是在系统软件的控制下，依次扫描各输入点状态（输入采样），按用户程序解算控制逻辑（程序执行），然后按顺序向各输出点发出相应的控制信号（输出刷新）。除此外，为提高工作可靠性和及时接收外部控制命令，每个扫描周期还要进行故障自診断（自诊断），处理与编程器、计算机的通信请求（与外设通信）[1]。
2 设计原则
①先进性与实用性。保持系统在技术上的先进性，系统配置和设备选型符合计算机发展迅速的特点，充分利用计算机与自动化领域的先进技术，使系统达到当前的国内先进水平。系统的操作界面要求完备并简洁友好，符合管理人员的操作习惯，并能提供实时、有效、准确的数据信息。②可靠性与实时性。在设计上着重考虑系统的可靠性与稳定性。排水泵站在汛期起着关键作用，为了能够完成对泵站的实时监控的需要，系统必须保持高可靠性与稳定性，因此设计采用高可靠性、高性能、技术成熟的工业级产品部件，并使用成熟先进的技术，来保证MTTF（平均无故障时间）的长度。③开放性与可扩展性。设计具有开放的接口和灵活定制的功能，除此之外系统需要具备强大的扩展能力，可以很方便地挂接其他旧有系统和新开发的系统，并能与这些系统很好地融合，实现数据共享，适应功能的增加和规模的扩充。④安全性要求。由于系统设计需要远程监控且需要大量数据传输，网络安全与数据安全尤为重要。设置防火墙，防止网络入侵攻击，对病毒实时监控报警，对数据进行加密处理尤为必要。设置管理权限安全体系，防止数据泄密也是保证网络安全及数据安全的重要手段[2]。
3 PLC在排水泵站自动化监控中的应用
3.1 泵站自动化监控系统的硬件设计
硬件系统包括主机、泵站级光纤以太网、现地控制单元以及其他外部设备。主机是硬件系统的重要组成部分，包括语音报警工作站和液晶显示器。同时交换式的光纤以太网是泵站与现地控制系统进行通信联系的主要通道，在接收到相应信号以后，上位机直接将其接入交换机，现地控制单元就会将信号转化为光信号，通过控制室内的交换机，建立了星型的网络。LCU是构成现地控制单元的主要部分，负责对信息数据的收集和预处理，同时具备控制操作和监视的功能，是实现自动化监控的有效构件。其他外部设备也是硬件系统中不可缺少的，如记录打印机、语音报警装置、上位机一电网监控配置等。
3.2 泵站自动化监控系统的软件设计
软件系统是整个自动化监控系统的灵魂。首先软件系统负责数据的采集和处理，主要是周期性的采集实时的数据，并对数据库进行更新，实现管理泵站的自动化并对历史数据进行保存和检索，这样就最大限度地保证了数据的连续性。在收集到数据以后进行分析和处理，进行相应的功率总加、脉冲记度、维护管理统计等计算。此外，还具备运行监视和保护措施。状态变化监视：一类由自动控制或保护装置动作而导致的自动状态变化；另一类由计算机监控系统的命令所引起的受控状态变化。发生时显示打印。监控系统异常监视，进行报警处理。系统在防雷保护方面采用将控制室设备所有对外连接端口皆安装防雷保护模块的方式。故障和报警报告。系统故障可用两级报警优先权，即红色和黄色。红色：高级优先，如当发生主设备故障时，将禁止所有控制输出。语音报警，记录打印及显示故障类型和解决方法。只有在排除故障，按人工复位键后系统方能恢复正常工作。黄色：警告，要求运行人员纠正故障；报警按发生时间顺序打印出来。当操作人员知道故障已被清除时，报警报告能撤除。报警报告包括系统全部报警状态和模拟量输入及未得到操作员答复的变化量。
3.3 泵站运行指导
①当开、停机指令下达后，监控系统能自动显示开、停机监视画面。画面以流程框图实时显示每一步骤及执行情况，在过程受阻时提示受阻部位及原因，将机组自动转换到安全状态或停机，并进行开环运行指导甚至闭环自动控制操作，还能自动识别不同方式的开、停机，做出不同的响应。②故障显示记录：除对事故或故障进行显示和记录外，还能进行相关分析，找出并提示事故或故障产生的原因及解决方法。③设备运行统计记录及生产管理。监控系统对各设备的运行情况进行统计记录，自动提示给值班人员。④泵站运行安全实时监视。监控系统让运行值班人员通过显示器对各主、辅助设备的运行状态进行实时监视，并按照预先设定进行数据的自动分配，也可随时对监视内容（包括当前各设备的运行及停运情况）的设定进行更改。
4 结束语
泵站自动化远程监控系统的实现，能够更加科学、合理的安排泵站地运行，除了日常排污管理，还可提高市区防汛排水的工作效率，保障防汛安全。目前泵站“少人值守”向“无人值守”过渡；从宏观上看，可实现传统水务向现代化智慧水务、向人水和谐、向科学发展的转化，排水泵站自动化监控中PLC系统设计合理先进，操作简便，可靠性高，效果良好，完全能达到预期的目的和要求。
参考文献
[1] 奚家刚.泵站集约化管控及经开区水务处远程监控项目研究[J].中国高新区，2017，（18）：23.
[2] 王浩清，陶佳丽，王致杰，等.基于PLC的泵站监控系统改造设计与实现[J].自动化应用，2016，（09）：84-86.