1 引言
泵站在运行、检修过程中，需要及时排出泵房内各种积水，其中一部分可自流排出泵房外，大部分则汇集到集水井，然后由排水泵排出泵房。为了保证泵房不致受淹或受潮，需要对排水实现自动控制，其基本要求包括：
（1）排水泵能自动启停，保证集水井水位在规定范围内；
（2）当集水井水位在规定的最低水位时，排水泵能自动停转；
（3）当工作排水泵故障，或来水量增大、集水井水位升至备用排水泵启动水位时，备用排水泵能自动投入；
（4）排水泵之间能互为备用运转，当备用排水泵投入时，能发出警报信号。
本文结合工程实践，设计了一套泵站集水井自动控制系统，具有结构简单，运行高效，维护方便、造价低廉等特点，适应泵站“无人值班、少人值守”的发展要求，抛砖引玉，以期为我国泵站自动化发展尽一份力量。
2 系统硬件配置
该系统结构如图1所示。设备部分主要由排水泵（一用一备，单机流量100m3/h、扬程30m）、电机（2×30kW，软启方式）、压力表（2台）、闸阀（10台）、蝶阀（2台）、逆止阀（2台）、仪表阀（2台）等构成。控制部分主要由PLC、水位传感器、上下限开关、报警装置、断路器、接触器、热继电器、温湿加热器、选择开关等构成，其中，PLC采用micro系列，通过RS-485接口与上位机通讯，AI≥5，DI≥16，DO≥8；水位传感器采用投入式静压液位变送器，量程0～5m，测量精度1‰，输入信号4-20mA，工作温度5～55℃；上下限位开关采用Omron机械式液位浮子开关，当水位越限时动作（给出报警信号）；报警装置由电源指示灯、声光报警器、消警按钮等组成；断路器和接触器控制排水泵启停的执行；热继电器和温湿加热器起到保护机组作用；选择开关决定系统的运行方式（自动或手动）。
图1 系统结构图
3 系统工作原理
系统控制设计采用自动/手动方式，方式选择通过集水井控制箱中的二次回路、接触器、中间继电器、选择开关等的切换实现。正常情况下，选择开关置于自动位置，当自动控制系统出现问题时，需到现场切换为手动方式。
3.1 手动方式
当选择开关打至手动1#时，即1#泵处于工作状态、2#泵处于备用状态，按下启动按钮，接触器1吸合，1#泵工作；当选择开关打至手动2#时，即2#泵处于工作状态、1#泵处于备用状态，按下启动按钮，接触器2吸合，2#泵工作。
3.2 自动方式
当选择开关打至自动位置时，集水井排水实现自动控制。当集水井水位上升到工作泵启动水位时，接触器1吸合，中间继电器1动作，工作泵运行，常开接点1自保持，直至集水井水位恢复至正常水位，接触器1断开，常开接点1失电，工作泵停运；若集水井水位不降反升至报警高水位时，接触器2吸合，中间继电器2动作，备用泵运行，常开接点2自保持，直至集水井水位恢复至正常水位，接触器1、2断开，常开接点1、2失电，两台排水泵停运。
备用泵运行期间，信号回路会发出警报信号送至上位机；当工作泵故障时，备用泵自动转入工作状态，信号回路也会发出警报信号送至上位机。
为达到启动均衡的工作效果，可以在PLC中设定累计工作次数，当工作次数到设定值时，工作泵自动转入备用状态，而备用泵则自动转入工作状态。
4 系统软件编程
系统编程软件采用施耐德concept，为提高抗干扰能力，设计中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。系统控制流程如图2所示。主要实现功能包括：
图2 系统控制流程图
（1）数据采集和处理。采集所有I/O点的模拟量（主要有集水井水位、电动机工作电流、水泵轴温、电机温度、排水量等）、开关量（主要有手动/自动控制信号、远方/就地控制信号、水泵运行/停止状态、水泵故障信号等），记录所有事件信息；对采集量进行统计表或趋势图生成，对事件信息进行顺序记录处理。
（2）监视和报警。进行状态、越限、过程和故障等监视；对越限和故障进行判断和动作（报警）并及时记录（由上位机完成）以便查询、打印和分析。
（3）控制和调节。排水泵正常启停操作、排水泵事故或紧急停止操作等方面的控制；参数整定与限值修改，远方/本地、手动/自动等工作方式切换等方面的调节。
（4）人机对话和扩展接口。友好显示（由上位机完成）状态表、示意图、操作流程、运行指导、报警提示等画面；PLC上预留扩展槽，便于监控量的增设。
（5）数据统计和运行管理。工作泵运行次数等方面的统计和分析；生产报表的生成和数据查询的打印（由上位机完成），使用和管理权限的登陆。
系统编程语言采用梯形图。根据以上功能要求编写的梯形图如图3所示。编程过程中考虑了系统扩展性，采用模块化、功能化结构进行设计。
图3 系统控制梯形图
5 结束语
泵站集水井排水实现自动控制，确保了排水任务的及时执行，减轻了运行人员的现场监控量，提高了泵站自动化水平。深圳市东部供水水源工程的东江和永湖两座泵站的集水井都采用了类似自动控制系统，运行效果良好，值得推广和应用。
