PLC在泵站自動控制系統(tǒng)中的運用

摘要：PLC具有獨特的特點，在泵站自動化控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，它同時可以檢測和處理控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場自動化設備的控制。本文簡要介紹PLC，以及PLC在泵站自動控制系統(tǒng)中的運用，同時，介紹了PLC的硬件及軟件的一些特點，及監(jiān)控軟件所實現(xiàn)的功能。在運用中可以看出PLC在泵站自動控制系統(tǒng)中的應用效果較好，可靠性較高，效率也較高。

關鍵詞：PLC；自動控制系統(tǒng)；運用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 21-0000-02

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，這種存儲器有存儲程序、邏輯運算程序、執(zhí)行程序、對設備進行順序和邏輯指令的發(fā)號，并通過數(shù)字模擬的形式把信號輸入/輸出到控制的機型或者設備過程中。PLC其實就是一種用于控制的小型計算機。

1 泵站控制系統(tǒng)結構簡介

泵站控制系統(tǒng)的結構主要由以下幾個部分組成：可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、低壓控制屏、MCC柜及外圍電氣設備等，這些設備通過互聯(lián)網(wǎng)和主控室進行連接，各部分連接的示意圖如圖1。

PLC是泵站自動控制系統(tǒng)的核心部分，PLC對泵站的各個設備的工作狀態(tài)和設備運行狀態(tài)進行監(jiān)督，并且把這些監(jiān)控信息傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控和控制。低壓控制屏可以對泵、閥等外圍設備進行控制，這些設備通過低壓控制屏輸入的PLC開關量輸入模塊，同時對應的PLC輸出模塊開關量通過低壓控制屏來對外圍設備進行控制；MCC柜的作用是用來控制大型的排污泵的，控制的方面是，泵運行后，MCC柜通過輸入PLC的開關來控制輸入模塊，大型泵在啟動器或者變頻器的作用下，利用總線DeviceNet與PLC連接，這樣PLC就可以通過總線來對軟啟動器、變頻器等的情況進行各種參數(shù)的檢測，同時，把泵站的各種數(shù)據(jù)數(shù)值等信號通過傳感器等設備直接輸入PLC模塊。

2 PLC工作原理

2.1 輸入采樣階段。在這個階段，PLC是以掃描的形式來對數(shù)據(jù)進行讀取和輸入的，并把這些讀入的數(shù)據(jù)以I/O映像的方法存儲到相應的單元區(qū)域內(nèi)。讀取數(shù)據(jù)結束以后，程序就轉入執(zhí)行刷新的過程。在上面兩個過程中，如果數(shù)據(jù)和輸入狀態(tài)發(fā)生變化，I/O映像到單元區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會發(fā)生變化。所以，當輸入的是某種脈沖信息，則這種脈沖信息的寬度周期要相對較大，這樣才可以促使數(shù)據(jù)被正確的讀取。

2.2 用戶程序執(zhí)行階段。在執(zhí)行階段，PLC是按照一定的順序進行掃描的，掃描的順序是按照從上向下的順序。對梯形圖掃描時，是以梯形圖的左邊開始，掃描左邊觸點構成的控制線路，讓回由左向右，從上往下按照順序對觸點控制線路進行邏輯運算，并根據(jù)邏輯運算結果來展現(xiàn)在邏輯區(qū)域內(nèi)的對應狀態(tài)；或者刷新輸出線圈I/O映像區(qū)域對應的狀態(tài)。

2.3 輸出刷新階段。在掃描刷新階段，PLC就進入了輸出刷新階段。在這個過程中，CPU是按照I/O映像區(qū)的對應數(shù)據(jù)和狀態(tài)來對所有輸出鎖存電路刷新。然后經(jīng)過輸出電路來對外圍設備進行驅動，這個時候，PLC才真正達到可編程邏輯控制器的作用。

3 PLC的功能特點

3.1 高可靠性。PLC的高效性主要從兩個方面來體現(xiàn)。第一就是硬件方面：在硬件方面，首先是應用開關電源上，在選擇開關電源的時候，對其進行了較為嚴格的審查和篩選，同時配合較為合理的系統(tǒng)結構，以簡化和加工安裝為基礎。所以，PLC在堅固性和抗震性上較為強大；同時配以無觸點的半導體來安裝開關，也不會導致繼電器問題而導致系統(tǒng)元器件的老化、脫焊等等問題；此外，全部的輸入和輸出接口都采用了光電隔離技術，把內(nèi)外電路有效的進行了隔離；把PLC分為幾個模塊，可以在某個模塊出現(xiàn)問題時對故障模塊進行快速的維修，從而可以很大程度上縮短維修時間。第二種在軟件方面：PLC的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運算處理器的延遲，進而促使程序在出現(xiàn)問題進行維修的過程中，出不正確的程序而導致系統(tǒng)的壞死；如果CPU、輸入和輸出、以及通信接口出現(xiàn)問題，PLC就可以通過自診斷對這些問題進行檢測診斷，并采取一定的措施，以便有效阻止故障的發(fā)生；停電的時候，可以有后備電池對程序進行數(shù)據(jù)的保護，從而保證信息的完整。以上措施促使PLC可以高效的運行，可以長久的進行工作而不出現(xiàn)故障。

3.2 應用靈活、使用方便。PLC的設計都是按照模塊化進行設計的，所以用戶可以依據(jù)自己的需求來對自動控制系統(tǒng)進行大小、工藝流程和控制要求等方面的選擇設計合適的PLC模塊進行編程和資源配置。從而，減少了大量的硬件配置，只需要設計硬件配置和外部總線就可以，而且在PLC控制中，如果想改變控制，不用另外接線，只要改變程序就可以。

3.3 易于安裝、調(diào)試、維修。在安裝的過程中，PLC輸入和輸出口已經(jīng)安裝好，所以可以輕而易舉的把這些設備進行連接，不用再專門接口安裝。并且PLC的軟件代替了原來的一些元器件，所以在硬件安裝上就顯得非常的簡便，工作量較小。在調(diào)試的過程中，可以先進行試驗模塊的調(diào)試，模擬調(diào)試后，在進行現(xiàn)場的按照和調(diào)試。這樣就可以有效的避免一些現(xiàn)場容易導致的錯誤問題。從而也使得調(diào)試變得更加便捷快速，縮短調(diào)試的時間周期，維修方面，PLC同時具備診斷功能，所以當出現(xiàn)故障后，其就會自動進行模塊的檢測，并對模塊進行重新設計，所以非常的簡便快捷。

3.4 網(wǎng)絡功能強。目前的PLC也具有了網(wǎng)絡功能。PLC可以進行當前程序的控制，還可以進行內(nèi)部通信的控制以及上位機通信，同時還可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行上網(wǎng)，以及無線上網(wǎng)等。這所以，PLC就構成了一個較大的網(wǎng)絡控制體系，在這個網(wǎng)絡體系中可以實現(xiàn)自動化控制。

4 PLC程序設計

PLC泵站控制系統(tǒng)是非常復雜的，無論是在PLC的輸入和輸出點的數(shù)量上，還是在其邏輯控制上都非常的復雜，并且還有現(xiàn)場手動的、自動的和遙控的多種工作方法。對于這種比較復雜的問題，在PLC的程序設計過程中，要把握PLC程序的總體設計情況，要依據(jù)三個獨立的結構和通信的要求，對PLC的程序進行工作和供能的劃分。主程序的主要作用有：第一，進行PLC自身的評測；第二，進行故障的檢查和診斷同時進行初始化程序。為什么要初始化程序，這是因為初始化程序可以起啟動做好準備，同時避免系統(tǒng)發(fā)生錯誤。

通訊子程序主要作用是實現(xiàn)PLC基于現(xiàn)場總線DeviceNet與軟啟動器、變頻器間的通信，PLC基于以太網(wǎng)與其它泵站PLC間及與上位機間的信息交換。

5 結論

PLC在泵站自控系統(tǒng)中的運用，有利于較少的啟動泵站的次數(shù)，同時還可以通過DeviceNet對變頻器、啟動器中的電壓、電流、故障進行讀取，從而使得PLC在泵站的應用簡單易行，可以實現(xiàn)現(xiàn)場變頻泵的無極調(diào)速。

參考文獻：

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