PLC自動控制系統(tǒng)在排澇泵站中的應(yīng)用

【摘要】可編程序控制器（PLC）小型自控系統(tǒng)具有造價低、可靠性高、能耗低，適用于各種工作環(huán)境等優(yōu)點，可在系統(tǒng)硬件組成不變的情況下， 通過更改軟件設(shè)置來適應(yīng)多種運行方式的需要，是傳統(tǒng)繼電器自動控制的理想替代品。目前在廣東省水利水電工程中廣泛使用。

【關(guān)鍵詞】PLC；自動控制系統(tǒng)；排澇泵站

1、概況

1.1 基本環(huán)境

本文以廣東省惠州市某泵站為例進(jìn)行分析。該泵站目前正在進(jìn)行六臺37kW的潛水泵機組的裝備。這個泵站的面積是比較小的，因此，這也給泵機的裝備帶來了一定的限制。泵房只有一百平米，要在這里裝置六臺泵機和傳統(tǒng)的大型控制臺不是一件容易的事，所以，這個泵站采用了一套新的設(shè)備。在設(shè)置好六臺水泵及閥門等設(shè)備之后，該泵站裝置了PLC集控柜。這套集控柜能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大型控制臺對六臺水泵進(jìn)行控制，而且是通過集中進(jìn)行自動循環(huán)的抽水形式進(jìn)行控制的，這樣就使泵站的場地壓力得到了減輕。這種集控柜大小與冰箱大小差不多，高1.6m、寬0.6m、厚0.45m。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該泵站的集控柜是采用的三菱FX2N-48MR型的主控模塊，而開關(guān)量擴展模塊和模擬量擴展模塊也是分別選用三菱FX2N-16EX和FX2N-4AD型。這些模塊負(fù)責(zé)發(fā)出和接收各種運行程序指令，是整個自控系統(tǒng)的中樞部分。PLC系統(tǒng)由以下幾個基本部分組成：PLC主控模塊、電源模塊、觸摸顯示屏，開關(guān)量、模擬量輸入輸出模塊，現(xiàn)場儀表以及其他輔助設(shè)備。

1.3 系統(tǒng)工作流程

進(jìn)水前池的頂部裝有一種能夠發(fā)送水位信號給控制系統(tǒng)的儀器，這個儀器就是通過超聲波來進(jìn)行傳輸?shù)模簿褪亲钥叵到y(tǒng)中經(jīng)常設(shè)有的超聲波水位變送儀。這個控制系統(tǒng)能夠?qū)⑺豢刂圃谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)，如果水位較高，并且比增開泵水位還要高的時候，系統(tǒng)就會增加水泵開機的數(shù)量，來對水位進(jìn)行控制，反過來，水位太低，并且低于減開泵水位的時候，該自控系統(tǒng)會減少水泵開機的數(shù)量。通過這種加水泵開機數(shù)量的方法，這種自控系統(tǒng)能夠?qū)λ贿M(jìn)行較好的控制，能夠?qū)⑺豢刂圃诤侠淼姆秶鷥?nèi)。如果水位過高，超過了全開泵水位的時候，這個控制系統(tǒng)就能夠?qū)⑺械乃瞄_機，防止水位繼續(xù)增高，反之，水位過低，低至全停泵水位時，所有的水泵就能夠在控制系統(tǒng)的控制下全部停機，以保證水位不再繼續(xù)降低。在整個控制過程中，PLC集控柜能夠?qū)⒚恳慌_水泵的工作時間全部計算出來，然后通過它計算出來的每臺水泵的工作時間，對水泵的開停機進(jìn)行調(diào)整，使每臺機組的開機時間能夠達(dá)到一個程度，這樣就能延長水泵的使用時間，能夠保證水泵的壽命能夠得到一定的增長。PLC集控柜還有一個作用，就是對水位進(jìn)行控制。管理人員可以設(shè)置好一個合理的水位，那么PLC集控柜就能夠?qū)⑺豢刂圃陬A(yù)設(shè)水位附近。

2、PLC自控系統(tǒng)功能

2.1 主流程控制功能

通過觸摸屏可監(jiān)控整個泵站抽水全過程，形象、直觀地顯示前池水位升降及各水泵、閥門工作情況，具有低水位保護(hù)、高水位報警、大來水流量預(yù)警功能。當(dāng)水位過高或電機故障時，觸摸屏畫面自動彈出報警信息、拉響警笛。

2.2 工況控制功能

觸摸屏顯示并記錄6臺水泵的前池水位、電流、功率、累計抽水流量、累計運行時間、變壓器低壓側(cè)電壓、故障動作等多種數(shù)據(jù)。例如： 對電流數(shù)據(jù)是以曲線形式記錄各水泵電流變化情況，橫坐標(biāo)為時間， 縱坐標(biāo)為電流。這些數(shù)據(jù)能復(fù)制、輸出、打印，具有故障記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢功能。

2.3 主要參數(shù)調(diào)整控制功能

在觸摸屏上能方便、直接調(diào)整設(shè)定各水位控制值及增開、減開泵延長時間，使工作人員能方便、有效地根據(jù)變化中泵站實際工況及時調(diào)整自動循環(huán)抽排的各項參數(shù)。

2.4 具有可靠、合理的過載、過流保護(hù)功能

相關(guān)技術(shù)人員能夠模擬出一種輸入擴展端口，這種端口能夠采集并檢測各臺水泵電路信號，這樣，PLC系統(tǒng)就能夠?qū)λ玫倪\行進(jìn)行精準(zhǔn)地控制，能夠保證水泵裝備的使用安全，也能夠保證水泵不受到破壞。這種保護(hù)方式是通過自動跳閘的方式進(jìn)行的，當(dāng)電流過大時，系統(tǒng)就能夠自動進(jìn)行保護(hù)式的跳閘。例如，該泵站電機保護(hù)參數(shù)為：機組啟動時，電流大于1.25倍額定值且時間達(dá)到60s時，系統(tǒng)做出保護(hù)跳閘動作；機組運行過程中，電流大于1.25倍額定值且時間達(dá)到120s時，或者電流大于1.5倍額定值且時間達(dá)到10s時，系統(tǒng)則做出跳閘保護(hù)動作。

2.5 PLC的功能拓展

系統(tǒng)預(yù)留有通訊接口，可與地面監(jiān)控主機傳遞數(shù)據(jù)、交換信息，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制。如果其它泵站都配置PLC系統(tǒng)，通過無線（有線）傳輸設(shè)備，可建立起全市泵站群網(wǎng)絡(luò)。點擊惠州某泵站PLC主控柜觸摸屏上的防洪排澇泵站分布圖畫面中某一泵站，即可調(diào)出這一泵站的監(jiān)控主畫面進(jìn)行監(jiān)控。通過此方法可對全市數(shù)十公里范圍內(nèi)多個防洪排澇泵站進(jìn)行監(jiān)控，從而可以及時、全面地掌握各排澇泵站的汛情以及排澇設(shè)備的運行情況，便于防洪控制中心進(jìn)行全面統(tǒng)一的監(jiān)控和調(diào)度管理。

3、PLC自控系統(tǒng)使用效果

通過PLC集控柜的控制，該泵站的水位保持了相對穩(wěn)定的狀態(tài)，這種控制是自動的，也就是說，它在一定的程度上節(jié)約了人力資源，在夜晚的時候管理人員也不用加班熬夜，減少了工作量，提高了控制效率。這個自控系統(tǒng)使泵機能夠自動的進(jìn)行循環(huán)使用，在一定程度上延長了泵機的使用壽命，也節(jié)約了泵站的運營成本。這個系統(tǒng)還可以對一些相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測與計算，如電流、電壓、功率、水位等等。而傳統(tǒng)的控制裝備不僅體積大，管理起來不方便之外，還容易受到破壞，而且它的自動控制能力沒有PLC集控柜好，因此，許多泵站都能參考這種該泵站的控制情況進(jìn)行改善。不過，這種PLC集控柜較少，在一般的市場上是買不到的，所以不能夠被大多數(shù)泵站進(jìn)行利用。而且，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，也不能夠及時找到修理處，而必須返回廠家進(jìn)行維修，這也就是PLC集控柜存在的最大的缺點。

4、結(jié)語

隨著經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，防洪排澇泵站運行管理采用數(shù)字自動化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制已成為一種趨勢，PLC自動控制系統(tǒng)在防洪排澇工程中的使用正符合這一趨勢的要求，它的使用具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]張軍，姚善智.自動化監(jiān)控系統(tǒng)在江蘇大豐王港閘的應(yīng)用[J].科技資訊，2006（02）

[2]蔡明富.微機綜合自動化技術(shù)在泵站中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010（09）

[3]戴崇.某大型泵站自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2007

[4]陳松嶺.加壓泵站自動控制系統(tǒng)的研制[D].福建農(nóng)林大學(xué)，2004

個人簡介

李容芬（1982-），女，廣東龍川人，本科學(xué)歷，工程師，就職于惠州市水電建筑工程有限公司，（廣東 惠州 516001）