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【摘 要】 本文对排水泵站的控制工艺以及控制要求进行了简单介绍，并就排水泵站自动控制系统中PLC的硬、软件设计情况进行了阐述。经过实践应用可以表明，这一系统的设计能够满足现实要求，且系统运行良好。
【关键词】 PLC;排水泵站;自动化监控
PLC是20世纪后期发展起来的重要工业控制技术，是一种专门为工业生产环境设计的电子控制系统。PLC融合了计算机技术、通讯技术、微电子技术、自动控技术，用户通过编写应用程序来控制生产过程。PLC具有稳定性强、可靠性高等特点，成为现代排水泵站自动化监控中的主要监控产品。
一、PLC的概述
PLC，是可编程控制技术英文名称的缩写，是一种采取数字计算来实现对设备操作的一种电子系统，主要作用是根据工业设计的需求进行开发设计，采用可编程的存储器，实现内部存储逻辑运算、流程控制、定时与计时、算数运算等多个功能的操作，再通过模拟与数字信号实现输入输出，进而控制设备的各种生产操作，其外围设备的设计原则都是方便与工业生产设备相兼容。
可编程控制技术（PLC）应用广泛，特别是进入21世纪以来，可編程控制技术在工业生产的控制流程中已经得到了非常广泛的运用。最初PLC只是应用在开关量比较多的控制电器系统中，而现在PLC已经在现场总线控制系统等多种复杂的工业生产线中得到了广泛的应用。
二、PLC技术特点
1、成本较为低廉。一方面，由于PLC的接点高度集成化，替代了大量的继电器，从而节省了一次性投资成本;另一方面，由于大批量应用了微处理器与其它电子元件，有效降低了价格成本，使得可编程控制技术PLC技术价格降低了很多。
2、功能非常强大。PLC的功能随着计算机软硬件的发展也不断丰富完善，这不仅增强了PLC的适用性，而且还有效解决了工业生产线中面临的很多其他问题，对大批量处理信息、提高设备运转效率有着重要意义。
3、PLC与通讯技术结合较为完美。目前世界各国的通讯主站与从站都有着基于PLC的控制技术应用。由于PLC技术与通讯技术的完美融合，使得PLC在通讯行业中占据更加重要的位置。
三、PLC在排水泵站自动化监控系统中的说明
1、供电系统的自动化主要实现其就地的测量、保护、控制以及“四大遥控”（即遥控调整、遥控通信、遥测、遥控）。测量是指各循环电流、电压和频率测量，并且由此计算出有功率、无功率因素等的电量数据。保护其实就是指电力系统的继电保护原理，其包括有电容器保护、变压器差动保护、双电源供电系统的馈线线路保护、后备保护以及的备用电源的自动投入等等。而保护的动作是基于测量值和设定值的比较结果，因此，要想提高其保护的准确性，就必须确保测量的精度。在此就采用直接交流采样、高精度A/D转换以及数字滤波，最终科学的结合其继电保护算法，以此来极大地提高保护装置的准确性。各测控仪表、继电保护装置以及具有其测控保护功能的智能开关，将通过通信网络与后台监控计算机来进行消息间的交流，以此老实现远程的监控管理。
2、泵站工程自动化监控中的一个重要组成部分就是其PLC的过程控制。分布式I/O站和PLC主站作为核心控制处理设备，触摸屏作为其人机交互界面。对其相关的供电设备与泵房内的水泵机组、泵房外的隔栅、启闭机、电动阀以及皮带输送机等水处理设备进行监控，通过其A/D转换模块对超声波液位计、流量计、温度计以及水压计的等传感器所收集到的模拟量进行系统的转换，根据其开关量输入模块检测各设备的开关以及按钮的状态，以之前所设定的程序逻辑控制其开关输出执行命令的模块，来对泵站实现其自动化监控。
四、PLC在排水泵站自动化监控系统中应用分析
1、数据采集和处理
（1）数据采集。周期性地采集LCU收集的实时数据，自动接收调度中心的命令及监控系统以外的数据信息。
（2）数据处理。主计算机完成：更新其实时数据库;管理泵站的自动化运行;运行数据存盘，保存和检索历史数据，保证其数据的连续性;分析和处理所收集到的各种LCU数据行;进行脉冲记度、功率总加、维护管理统计等的计算工作。
操作监视与保护措施。状态变化监视类型分为两类，一类是由自动控制或者保护装置动作所导致的自动状态的变化;另一类是由计算机的监控系统命令所引发的受控状态的变化。监控系统如出现异常监视，必须马上进行报警的处理。而对于系统在防雷方面的保护，应对其控制室设备的所有外部连接都安装上防雷模块。
故障和报警报告系统。故障可使用两级报警的优先权（即红色与黄色）。红色：高级优先，如比如当一个主设备发生故障时，将会禁止所有控制的输出工作。语音报警，显示及记录打印故障的类型与解决的方案。只有在诊断出故障并对其排除，然后以手动的方式进行系统复位，最后系统才可恢复正常的工作。黄色：警告，要求操作人员对其故障进行纠正;报警将按照发生时间的先后顺序打印出来。当当运营商知道故障以被清除后，才可以删除报警报告。报警报告包括所以系统的报警状态以及模拟输入的变化量。
2、泵站运行指导
（1）当开启或者停止的指令下达之后，监控系统可以自动显示打开或者停止监控的画面。监控系统的图表图像会实时显示和执行过程的情况，在这个过程中，如果哪一步受阻将会提示受阻部位以及受阻的原因，单位将会自动转换为一个安全的状态或者直接停机，同时还将会对其进行开环运行指导，特殊情况甚至会闭环自动控制操作，不但如此，监控系统还可以自动识别不同的开启与停止方法，并对其做出相对应的的反应。
（2）故障显示记录：除了可以对其故障或事故进行显示、记录外，还可以对其进行相关的分析，同时将找出并提示故障或事故发生的原因与解决的方案。
3、设备运行统计记录及生产管理
监控系统可以对其各个设备的运行状况进行统计和记录，并自动提示给值班人员。其功能如下： （1）泵站排水运行的过程记录：记录的内容包括其泵组的抽排水量、水位、运行时的电流以及电压、开停机时间以及效率等;
（2）主要电气设备的动作及其运行记录：对各个主要电气设备的动作次数以及运行时数、故障和事故次数以及时间等进行自动统计及其记录，以便后期的考核并合理安排运行与检修的计划。其内容有包括泵组开停机次数、泵机检修退出时数、开关合闸、正常跳闸及事故跳闸次数本次以及累计开机运行时数等技术性能指标的记录工作;
（3）操作记录：对各种人工手动操作进行统计与记录，其内容包括手动方式开停机、隔离开关和断路器的手动合跳闸等;
（4）运行日志及报表打印：按照运行操作人员的管理以及要求，对其运行日志或报表进行打印;
4、安全运行泵站实的实时监视
监控系统可以清晰的让运行值班人员通过其显示器对各个主主要和辅助设备运行的状态进行实时的监视，并按照预设的数据进行自动合理的分配，也可随时对监视内容的设定进行系统的更改。
五、软件监控实现
泵站自动化监控系统的软件主要有两部分：PLC监控软件和触摸屏图控软件。PLC监控软件由几大模块组成。
1、系统检测和故障处理模块
系统监测处理所有输入信号，根据具体情况作出不同响应。处理信号有：水泵电机的温度和振动;进出水闸门状态;存水房液位;防火防盗安全;变压器温度;雨量;功率因素补偿柜工况;电网工况（电压欠压过压监控;三相电流过载监控;缺相监控;三相不平衡监控;功率过载监控;功率因素监控;电量累计）;排水池水位等。
系统故障分类为三级：一级故障定义为最高级。当发生此类故障，将禁止所有控制输出。声光报警，记录打印，在显示屏上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恢复正常工作。二级故障定义为次级。当发生此类故障时将禁止故障点的控制输出，系统作自动调正继续当前操作。故障报警和恢复同一级故障。三级故障定义为最低级。当发生此类故障时，仅声光预警，不中断当前操作。根据系统中产生的各种故障实施相关的故障声光报警和记录。此刻触摸式显示屏进入故障报警画面，显示故障内容，性质，地点，时刻和解决方案，并打印。
2、除污机和排水泵的运行处理
系统对泵站除污机的工况进行监控。故障信号置位，置二级故障报警，由<系统故障处理>模块处理。根据信号状态点亮或熄灭有关指示灯，同时在触摸式显示屏上显示。当除污机柜上的选择开关选择远控，操作台在泵自动运行前先进行排污操作。采用水位差检测，则根据水位差实施自动排污。在自动排污时，先在现场声光预警，再运行装置。
泵启动柜与操作台相联进行控制。
①当故障信号置二级故障报警，由<系统故障处理>模块处理。
②根据信号状态点亮或熄灭有关指示灯。
③当泵开关柜上的选择开关选择远控，在操作台上可实施四种泵运行方式：手动方式;自动方式;预抽空方式;检修方式。
④在操作台上对每台泵设置有各自的状态指示灯;手动操作按纽和选择开关。
⑤单台泵的选择开关有四档：停止;检修;手动和自动。当设置手动档时可实施手动或预抽空操作。在自动档时则允许该泵进入系统自动运行组态。
⑥在系统操作上设置有三档的选择开关：停止;自动和预抽空。<停止>禁止所有泵的运行;<自动>允许单台泵选择开关设置在自动档的泵进入自动运行组态。<预抽空>允许单台泵选择开关设置在手动档的泵预抽空运行。
⑦泵的启动和停止要延时依次投入和退出。
⑧泵的基本联锁条件：A.一级故障，电源故障禁止所有泵运行;B.泵电机故障，泵启动柜故障禁止对应泵运行;C.泵的不同运行要附合上述泵启动柜，操作台之间的正确设置;D.水位联锁。
⑨当满足上述不同联锁条件，泵可進入手动，检修，预抽空或自动运行。
⑩在泵自动运行时，要根据水位点和水位区来确定需运行的泵数;判断能投入自动组态的泵是否满足上述要求，如不满足，则故障报警;如可组态的泵多于所需投入运行的泵，则依据这些泵运行时间累计数小的泵投入运行。随着水位降低，逐步退出当前运行时间最长的泵。
六、结语
PLC自动化监控系统在多个泵站多年运行正常。整个系统设计先进合理、操作简便、可靠性高，完全符合泵站排水的要求，可以推广应用至所有地区。
参考文献：
[1]夏德海《现场总线技术》北京中国电力出版社
[2]廖常初《PLC编程及应用》北京机械工业出版社
【关键词】 PLC;排水泵站;自动化监控
PLC是20世纪后期发展起来的重要工业控制技术，是一种专门为工业生产环境设计的电子控制系统。PLC融合了计算机技术、通讯技术、微电子技术、自动控技术，用户通过编写应用程序来控制生产过程。PLC具有稳定性强、可靠性高等特点，成为现代排水泵站自动化监控中的主要监控产品。
一、PLC的概述
PLC，是可编程控制技术英文名称的缩写，是一种采取数字计算来实现对设备操作的一种电子系统，主要作用是根据工业设计的需求进行开发设计，采用可编程的存储器，实现内部存储逻辑运算、流程控制、定时与计时、算数运算等多个功能的操作，再通过模拟与数字信号实现输入输出，进而控制设备的各种生产操作，其外围设备的设计原则都是方便与工业生产设备相兼容。
可编程控制技术（PLC）应用广泛，特别是进入21世纪以来，可編程控制技术在工业生产的控制流程中已经得到了非常广泛的运用。最初PLC只是应用在开关量比较多的控制电器系统中，而现在PLC已经在现场总线控制系统等多种复杂的工业生产线中得到了广泛的应用。
二、PLC技术特点
1、成本较为低廉。一方面，由于PLC的接点高度集成化，替代了大量的继电器，从而节省了一次性投资成本;另一方面，由于大批量应用了微处理器与其它电子元件，有效降低了价格成本，使得可编程控制技术PLC技术价格降低了很多。
2、功能非常强大。PLC的功能随着计算机软硬件的发展也不断丰富完善，这不仅增强了PLC的适用性，而且还有效解决了工业生产线中面临的很多其他问题，对大批量处理信息、提高设备运转效率有着重要意义。
3、PLC与通讯技术结合较为完美。目前世界各国的通讯主站与从站都有着基于PLC的控制技术应用。由于PLC技术与通讯技术的完美融合，使得PLC在通讯行业中占据更加重要的位置。
三、PLC在排水泵站自动化监控系统中的说明
1、供电系统的自动化主要实现其就地的测量、保护、控制以及“四大遥控”（即遥控调整、遥控通信、遥测、遥控）。测量是指各循环电流、电压和频率测量，并且由此计算出有功率、无功率因素等的电量数据。保护其实就是指电力系统的继电保护原理，其包括有电容器保护、变压器差动保护、双电源供电系统的馈线线路保护、后备保护以及的备用电源的自动投入等等。而保护的动作是基于测量值和设定值的比较结果，因此，要想提高其保护的准确性，就必须确保测量的精度。在此就采用直接交流采样、高精度A/D转换以及数字滤波，最终科学的结合其继电保护算法，以此来极大地提高保护装置的准确性。各测控仪表、继电保护装置以及具有其测控保护功能的智能开关，将通过通信网络与后台监控计算机来进行消息间的交流，以此老实现远程的监控管理。
2、泵站工程自动化监控中的一个重要组成部分就是其PLC的过程控制。分布式I/O站和PLC主站作为核心控制处理设备，触摸屏作为其人机交互界面。对其相关的供电设备与泵房内的水泵机组、泵房外的隔栅、启闭机、电动阀以及皮带输送机等水处理设备进行监控，通过其A/D转换模块对超声波液位计、流量计、温度计以及水压计的等传感器所收集到的模拟量进行系统的转换，根据其开关量输入模块检测各设备的开关以及按钮的状态，以之前所设定的程序逻辑控制其开关输出执行命令的模块，来对泵站实现其自动化监控。
四、PLC在排水泵站自动化监控系统中应用分析
1、数据采集和处理
（1）数据采集。周期性地采集LCU收集的实时数据，自动接收调度中心的命令及监控系统以外的数据信息。
（2）数据处理。主计算机完成：更新其实时数据库;管理泵站的自动化运行;运行数据存盘，保存和检索历史数据，保证其数据的连续性;分析和处理所收集到的各种LCU数据行;进行脉冲记度、功率总加、维护管理统计等的计算工作。
操作监视与保护措施。状态变化监视类型分为两类，一类是由自动控制或者保护装置动作所导致的自动状态的变化;另一类是由计算机的监控系统命令所引发的受控状态的变化。监控系统如出现异常监视，必须马上进行报警的处理。而对于系统在防雷方面的保护，应对其控制室设备的所有外部连接都安装上防雷模块。
故障和报警报告系统。故障可使用两级报警的优先权（即红色与黄色）。红色：高级优先，如比如当一个主设备发生故障时，将会禁止所有控制的输出工作。语音报警，显示及记录打印故障的类型与解决的方案。只有在诊断出故障并对其排除，然后以手动的方式进行系统复位，最后系统才可恢复正常的工作。黄色：警告，要求操作人员对其故障进行纠正;报警将按照发生时间的先后顺序打印出来。当当运营商知道故障以被清除后，才可以删除报警报告。报警报告包括所以系统的报警状态以及模拟输入的变化量。
2、泵站运行指导
（1）当开启或者停止的指令下达之后，监控系统可以自动显示打开或者停止监控的画面。监控系统的图表图像会实时显示和执行过程的情况，在这个过程中，如果哪一步受阻将会提示受阻部位以及受阻的原因，单位将会自动转换为一个安全的状态或者直接停机，同时还将会对其进行开环运行指导，特殊情况甚至会闭环自动控制操作，不但如此，监控系统还可以自动识别不同的开启与停止方法，并对其做出相对应的的反应。
（2）故障显示记录：除了可以对其故障或事故进行显示、记录外，还可以对其进行相关的分析，同时将找出并提示故障或事故发生的原因与解决的方案。
3、设备运行统计记录及生产管理
监控系统可以对其各个设备的运行状况进行统计和记录，并自动提示给值班人员。其功能如下： （1）泵站排水运行的过程记录：记录的内容包括其泵组的抽排水量、水位、运行时的电流以及电压、开停机时间以及效率等;
（2）主要电气设备的动作及其运行记录：对各个主要电气设备的动作次数以及运行时数、故障和事故次数以及时间等进行自动统计及其记录，以便后期的考核并合理安排运行与检修的计划。其内容有包括泵组开停机次数、泵机检修退出时数、开关合闸、正常跳闸及事故跳闸次数本次以及累计开机运行时数等技术性能指标的记录工作;
（3）操作记录：对各种人工手动操作进行统计与记录，其内容包括手动方式开停机、隔离开关和断路器的手动合跳闸等;
（4）运行日志及报表打印：按照运行操作人员的管理以及要求，对其运行日志或报表进行打印;
4、安全运行泵站实的实时监视
监控系统可以清晰的让运行值班人员通过其显示器对各个主主要和辅助设备运行的状态进行实时的监视，并按照预设的数据进行自动合理的分配，也可随时对监视内容的设定进行系统的更改。
五、软件监控实现
泵站自动化监控系统的软件主要有两部分：PLC监控软件和触摸屏图控软件。PLC监控软件由几大模块组成。
1、系统检测和故障处理模块
系统监测处理所有输入信号，根据具体情况作出不同响应。处理信号有：水泵电机的温度和振动;进出水闸门状态;存水房液位;防火防盗安全;变压器温度;雨量;功率因素补偿柜工况;电网工况（电压欠压过压监控;三相电流过载监控;缺相监控;三相不平衡监控;功率过载监控;功率因素监控;电量累计）;排水池水位等。
系统故障分类为三级：一级故障定义为最高级。当发生此类故障，将禁止所有控制输出。声光报警，记录打印，在显示屏上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恢复正常工作。二级故障定义为次级。当发生此类故障时将禁止故障点的控制输出，系统作自动调正继续当前操作。故障报警和恢复同一级故障。三级故障定义为最低级。当发生此类故障时，仅声光预警，不中断当前操作。根据系统中产生的各种故障实施相关的故障声光报警和记录。此刻触摸式显示屏进入故障报警画面，显示故障内容，性质，地点，时刻和解决方案，并打印。
2、除污机和排水泵的运行处理
系统对泵站除污机的工况进行监控。故障信号置位，置二级故障报警，由<系统故障处理>模块处理。根据信号状态点亮或熄灭有关指示灯，同时在触摸式显示屏上显示。当除污机柜上的选择开关选择远控，操作台在泵自动运行前先进行排污操作。采用水位差检测，则根据水位差实施自动排污。在自动排污时，先在现场声光预警，再运行装置。
泵启动柜与操作台相联进行控制。
①当故障信号置二级故障报警，由<系统故障处理>模块处理。
②根据信号状态点亮或熄灭有关指示灯。
③当泵开关柜上的选择开关选择远控，在操作台上可实施四种泵运行方式：手动方式;自动方式;预抽空方式;检修方式。
④在操作台上对每台泵设置有各自的状态指示灯;手动操作按纽和选择开关。
⑤单台泵的选择开关有四档：停止;检修;手动和自动。当设置手动档时可实施手动或预抽空操作。在自动档时则允许该泵进入系统自动运行组态。
⑥在系统操作上设置有三档的选择开关：停止;自动和预抽空。<停止>禁止所有泵的运行;<自动>允许单台泵选择开关设置在自动档的泵进入自动运行组态。<预抽空>允许单台泵选择开关设置在手动档的泵预抽空运行。
⑦泵的启动和停止要延时依次投入和退出。
⑧泵的基本联锁条件：A.一级故障，电源故障禁止所有泵运行;B.泵电机故障，泵启动柜故障禁止对应泵运行;C.泵的不同运行要附合上述泵启动柜，操作台之间的正确设置;D.水位联锁。
⑨当满足上述不同联锁条件，泵可進入手动，检修，预抽空或自动运行。
⑩在泵自动运行时，要根据水位点和水位区来确定需运行的泵数;判断能投入自动组态的泵是否满足上述要求，如不满足，则故障报警;如可组态的泵多于所需投入运行的泵，则依据这些泵运行时间累计数小的泵投入运行。随着水位降低，逐步退出当前运行时间最长的泵。
六、结语
PLC自动化监控系统在多个泵站多年运行正常。整个系统设计先进合理、操作简便、可靠性高，完全符合泵站排水的要求，可以推广应用至所有地区。
参考文献：
[1]夏德海《现场总线技术》北京中国电力出版社
[2]廖常初《PLC编程及应用》北京机械工业出版社