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随着工业自动化技术的发展，泵站已经可以实现自动控制。但是相比于传统的有人值守泵站，无人值守泵站在故障和应急处理方面还存在着诸多不足，经常需要人工介入处理，这也限制了泵站无法实现真正意义上的无人值守。本文就此进行探讨，旨在进一步提高无人值守泵站的自动化水平。

泵站配置方面，核心思想就是通过必要的冗余配置来提高无人值守泵站的可靠性和健壮性，尽可能泵站的减少故障时间。这也是提高无人值守泵站自动化水平的基础。本文以两用一备无人值守泵站为例进行说明。两用一备恒压供水系统有单变频和全变频两种控制方案，单变频控制方案在大功率水泵控制中要增加软起动和出水阀控制，系统可靠性不及全变频控制方案，所以无人值守泵站首先考虑全变频控制方案，系统配置如图一。

泵站现场由PLC进行控制，现场情况通过通信网络传送至控制中心。其中PLC对变频器的控制采取现场总线加数字量I/O端子两种方式同时进行。另外，还设置了防盗、烟雾报警装置；泵站到监控中心可采用无线GPRS（带宽较低，不能传输连续图像）或有线网络（光纤网络可达1000 Mbps）通讯，若泵站到控制中心的通信网络带宽足够，还可以添加摄像头，以实现对泵站现场情况的远程监控。

控制方式

       1、远程控制方式：由操作人员在控制中心，通过通信网络直接控制机组的启停、阀门的开闭等动作。
       2、现场手动控制方式：由操作人员在泵站现场，通过旋转控制台上的远程/本地旋钮，切换到手动控制方式。
       3、自动控制方式：由PLC按照设定的参数，完成对设备的自动控制。在正常情况下，三个机组中只有两个机组在工作，另一个机组作为备机。正常工作的两个机组中，又分为主机和从机——主机是首先启动的，根据压力反馈PID调节的输出值，自动控制运行频率；当主机全速运行供水压力仍不够时，从机投入运行，变为双机运行；双机运行时当运行频率低于一定值，而供水压力仍过高时，从机退出运行，变为单机运行。正常情况下，三个机组将定时切换，轮流做主机。

控制冗余：

除了上述一台机组做备机的冗余配置方案之外，还要有控制冗余。下面针对几种可能的故障探讨故障处理对策。
1、水压异常：泵站的阀门和仪表安装情况如下，发生水压异常表现为机组未发生故障，但是有一个或多个机组的出水压力异常。造成的水压异常的可能原因包括仪表故障、进水故障等。

在正常情况下，图中蓝色管路各处的压力基本一致，1#压力变送器、2#压力变送器、3#压力变送器、出水压力变送器四个变送器所测量到的压力值也应该相近。如果某一仪表与另外几只仪表的测量值偏差过大，则可判定该仪表发生故障，PLC发出报警信息，并忽略该机组的压力反馈值。

若检测到进水压力过低，说明泵站供水不足，为此设置两个进水压力阈值——“进水压力低”、“进水压力下限”。当实际进水压力大于“进水压力低”时，机组正常工作；当实际进水压力介于“进水压力下限”和“进水压力低”之间时，将限制水泵最高转速防止飞车；当实际进水压力低于“进水压力下限”，说明供水严重不足，机组将停机。

2、机组发生故障：在某一个机组发生故障，包括断路器跳闸、变频器故障、水泵电机故障、阀门故障，并且无法继续运行的情况下，PLC将故障机组停掉并自动转换工作模式，投入备用机组，同时将故障信息发送到监控中心。在故障机组被修好之前，只选择两个正常的机组进行主/从轮换控制。两用一备供水系统机组全部工作模式如下：

工作模式	1号泵	2号泵	3号泵
1	主机	从机	备用
2	备用	主机	从机
3	从机	备用	主机
4	主机	备用	从机
5	从机	主机	备用
6	备用	从机	主机

当某一机组发生故障时，工作模式切换的逻辑如图三：

另外，若有两个机组同时出现故障，则程序将启动仅剩下的一个机组，以单主机模式运行，直到另外一台或两台机组被修复。

3、PLC到变频器之间采用通讯控制，并启用通讯故障应对措施
PLC通过RS485串行通讯或现场总线通讯控制变频器，当发生通讯故障或PLC死机时，变频器自动诊断通讯故障，并进入保护模式。一般采用保持最后一次通讯成功时的控制字和给定值的通讯故障应对措施，以最大限度地实现无人值守泵站的连续供水能力。相关参数设置如下：

参数号	功能	设定值
P8-03 （控制字超时时间）	接收两个连续报文之间经过的最长时间。如果超过此时间，则表明串行通信发生故障	与PLC程序中发送报文的频率匹配
P8-04 （控制字超时功能）	如果控制字在8-30（控制字超时）中指定的时间内没有被更新，则会激活该超时功能	[1]锁定输出

4、故障信号输送
无人值守泵站一定要有可靠的故障信号输送机制。有专线远程监控的无人值守泵站，发生故障时，能将故障信息和故障状态传送到中控室；无专线的无人值守泵站则要配置GPRS无线设备，发生故障时，自动发送故障短信到相关人员手机上。以便技术人员能够及时响应，排除故障。

突波电压及瞬间失电的保护措施

?1、突波电压
电网质量不佳或遭遇雷击可能会导致突波电压，对变频器、PLC等控制设备造成严重危害。一般变频器内部都有内置瞬间高压保护器件，但为了获得更好的保护效果，应在无人值守泵站的主电源侧加装浪涌电压保护装置，一种典型的电涌保护器接线方式如图四所示：

2、瞬间失电
瞬间失压也是一种常见的电源故障，为了消除主电源瞬间失电造成的变频器跳闸故障，需要启用变频器中的“借能运行”功能。进行如下参数设置：

参数号	功能	设定值
P14-11 （主电源故障电压）	当主电源电压超出该设定值时，将激活14-10（主电源故障）中所设定的功能	[180-600V]，依据现场实际情况设定
P14-10 （主电源故障）	当主电源故障时，变频器所执行的功能	[4]借能运行
P14-20 （复位模式）	用于自动复位因为欠压而触发的欠压故障保护状态	设置自动复位的次数

为了实现最佳借能运行性能，高级电动机数据中的1-30（定子阻抗）和1-35（主电抗）必须设置准确。这些电机参数可以通过变频器的电机自适应AMA功能进行自动检测。经过以上设置，当主电源发生瞬间失电故障时，变频器会执行“借能运行”功能，将水泵的机械动能转变为直流供应电压，以维持变频器的运行。利用这一功能，可以应付1秒以上的瞬间失电故障。若供电及时恢复，系统将继续正常运行，否则将停机。

借能运行的控制逻辑与时序如图五所示：

设计中仔细考虑了上述故障处理与应急措施以后，无人值守泵站的可靠性和连续运行时间都得以大幅提高，即降低了人工运营成本，又保障了供水的可靠性。

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丹佛斯变频器在无人值守泵站的故障处理与应急策略