PLC在泵站自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

王辛

摘要：可編程序控制器PLC具有其十分獨特的特點及優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在泵站自動化控制系統(tǒng)中。它不僅可以用來檢測控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、處理控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而且它還可以實行對現(xiàn)場自動化設(shè)備的控制管理。本文我們主要論述了PLC在泵站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及PLC的特點及其優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：PLC；泵站；自動控制系統(tǒng)；應(yīng)用

PLC其實是指可編程邏輯控制器，而可編程的存儲器是其中比較重要的組成部分，其不僅具備邏輯運算程序、存儲程序、執(zhí)行程序，還能夠?qū)υO(shè)備發(fā)號邏輯指令和順序等，而且還可以在輸入/輸出到控制的機(jī)型或者設(shè)備過程中，把信號通過數(shù)字模擬的形式輸入進(jìn)去。簡而言之PLC其實就是一種小型計算機(jī)，其具有控制功能。

1 泵站自動化控制系統(tǒng)的簡介

從1997年我國就開始對泵站設(shè)計提出了明確的規(guī)范要求，針對這些要求我們提出采用可編程控制器PLC，從而可以實現(xiàn)泵站的自動化控制。接下來我們將詳細(xì)介紹一下PLC在泵站自動控制系統(tǒng)中的設(shè)計及應(yīng)用。

1.1 泵站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

通常情況下，泵站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般是由可編程邏輯控制器PLC、低壓控制屏、MCC柜及外圍電氣設(shè)備等幾個部件構(gòu)成的。其實這些設(shè)備都是利用以太網(wǎng)和主控室進(jìn)行連接的。這些部件組成中PLC是泵站自動控制系統(tǒng)中比較重要的組成部分，其能夠?qū)Ρ谜靖鱾€設(shè)備的運行狀態(tài)和工作狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，并且把這些監(jiān)控信息傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)，以更好的實現(xiàn)對泵站控制系統(tǒng)的有效監(jiān)控和控制。泵站控制系統(tǒng)中的低壓控制屏能夠?qū)崿F(xiàn)對泵、閥等外圍設(shè)備的有效管理和控制，其一般是借助低壓控制屏來實現(xiàn)PLC開關(guān)量的輸入，同時PLC輸出模塊開關(guān)量也可以借助低壓控制屏來實現(xiàn)對外圍設(shè)備的有效控制。MCC柜可以實現(xiàn)對大型排污泵功能的有效控制，一旦泵開始運行，MCC柜就可以借助輸入PLC的開關(guān)來實現(xiàn)對整個輸入模塊的有效控制，在變頻器或者啟動器的作用下，大型泵還可以借助PLC和總線Device net進(jìn)行連接，這樣一來PLC就能夠通過總線來實現(xiàn)對變頻器、軟啟動器等相關(guān)參數(shù)的有效檢測和控制。同時，還能夠?qū)⒈谜镜母鞣N數(shù)值、數(shù)據(jù)等信號輸入到PLC模塊之中。

1.2 泵站控制系統(tǒng)設(shè)計方案

我們采用將機(jī)組高壓柜和電容饋線柜中裝有ALSTOM智能保護(hù)裝置，將其中的I＼O參數(shù)使用MODBUS總線傳輸?shù)絇LC中去。機(jī)組和其中的輔助設(shè)備的各個狀態(tài)接點和控制接電接到PLC上邊去。然后數(shù)據(jù)再經(jīng)過PLC處理后，采用串口通信送到觸摸屏上從而實現(xiàn)了顯示，再通過使用以太網(wǎng)傳輸?shù)缴蠙C(jī)位上去。比如一級泵站設(shè)有8臺臥式離心泵，配有其異步電動機(jī)，就可以直接啟動。除此水泵出口管道上還裝有蝶閥，在水泵啟動投入運行前，必須進(jìn)行抽真空工作，然后每臺水泵都有抽真空電動閥。水泵以及輔助設(shè)備還需要設(shè)計自動操作控制程序，其中主要包括水泵以及真空泵PLC的控制，兩者都要緊密聯(lián)系起來，從而構(gòu)成了泵站的自動控制系統(tǒng)。其中每臺水泵與配套真空泵都需使用了一臺PLC來進(jìn)行控制，所以每臺泵車需要使用兩臺PLC來控制，全站共需要8臺PLC。在水泵控制屏上要有一個開泵的命令指令，并利用PLC來完成水泵啟動的全部環(huán)節(jié)，第一步要進(jìn)行開電動閘閥，第二步開真空泵，再第三步進(jìn)行關(guān)電動閘閥，第四步關(guān)真空泵，第五步合主泵電動機(jī)開關(guān)。以此一樣，在控制屏上只有一個停泵命令可以完成整個停泵的全過程，首先先停水泵，然后進(jìn)行關(guān)蝶閥。在啟動環(huán)節(jié)和運行的過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都可實現(xiàn)自動報警。

1.3 泵站控制系統(tǒng)的主要功能

泵站控制系統(tǒng)主要有報警功能，當(dāng)高壓柜或者是電容饋線柜等出現(xiàn)問題時，或者是輔助設(shè)備發(fā)生事故或者故障時，PLC中專門的輸出接口將接到指令。這時，觸摸顯示屏上將會出現(xiàn)報警界面，提醒工作人員，以等待工作人員及時的處理。泵站控制系統(tǒng)還具有機(jī)組啟停功能，當(dāng)工作人員在觸摸顯示屏上一旦按住了開機(jī)或者是停機(jī)的按鍵之后，PLC就將會自動完成開機(jī)或者停機(jī)過程。所以一旦發(fā)生故障或者是事故時，就可以通過PLC顯示屏上的按鍵即可停止工作。泵站控制系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)處理的功能，PLC可以處理其包括泵組進(jìn)口壓力、出口壓力和電機(jī)定子溫度以及油水等溫度幾個模擬量。它還具有通訊功能，可以實現(xiàn)和觸摸顯示屏的串口通訊，還可以實現(xiàn)和智能保護(hù)裝置的MODBUS總線通訊。除此之外，它還具有機(jī)組輔助設(shè)備以及碟閥控制可能。

2 可編程邏輯控制器PLC的功能特點

可編程邏輯控制器PLC其最基本的功能是，可以控制系統(tǒng)軟件順次掃描各輸入點的狀態(tài)，可以按照用戶程序來進(jìn)行控制邏輯，然后再按照順序向各個輸出點發(fā)出其相應(yīng)的控制信號?？删幊踢壿嬁刂破鱌LC的內(nèi)部是很豐富的，具有多種器件，像輸出繼電器、保持繼電器、特殊繼電器、數(shù)/模、模/數(shù)、轉(zhuǎn)換器、計數(shù)器、計時器、以及輸入輸出信號顯示等等。PLC也可以用來替代比較常規(guī)的電流和電壓信號、中間繼電器等，從而實現(xiàn)了自鎖、互鎖、順序、延時等控制。

2.1 PLC可編程邏輯控制器具有高可靠性

在泵站自動控制系統(tǒng)中，PLC控制器的高效性包括了以下兩個方面：（1）硬件方面。在對開關(guān)電源進(jìn)行選擇的過程中，要對其類型、質(zhì)量、性能等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的審查和篩選，并將其配合成相對比較合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此，PLC在抗震性和堅固性等方面具有非常強的性能，同時，PLC還需要配備缺少觸點的半導(dǎo)體來實現(xiàn)對開關(guān)的有效安裝，從而避免了繼電器出現(xiàn)安全故障，避免系統(tǒng)元器件發(fā)生脫焊、老化等現(xiàn)象，此外， 泵站自動控制系統(tǒng)中的全部輸出接口或輸入接口都需要借助光電隔離技術(shù)，這樣就可以有效隔離內(nèi)外電路，并按照一定的方式將PLC劃分為幾個模塊，如果其中某個模塊在運行過程中出現(xiàn)問題，則可以對故障模塊進(jìn)行快速的診斷和維修，從而有效的縮短了故障的維修時間。（2）軟件方面。在泵站自動控制系統(tǒng)中，PLC的監(jiān)控定時器能夠?qū)崿F(xiàn)對執(zhí)行用戶程序進(jìn)行有效的監(jiān)控，并及時發(fā)現(xiàn)運算處理器的延遲問題，以實現(xiàn)對程序問題的有效維修，避免一些不正確的程序影響整個系統(tǒng)的運行效率。一旦其控制系統(tǒng)的輸入、輸出、CPU及通信接口等出現(xiàn)安全故障時，PLC可以借助自身的診斷技術(shù)來對其進(jìn)行相應(yīng)的檢測和診斷，并且也可以采取一定的措施，這樣就可以及時、方便、有效地避免故障的擴(kuò)大化。如果遇到停電事故時，后備電池會立即運行，以實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的有效保護(hù)，因此就可以在一定程度上保證信息的完整性。

2.2 PLC可編程邏輯控制器具有使用方便、應(yīng)用靈活等特點

實際上，大部分PLC控制器的設(shè)計都是在模塊化的基礎(chǔ)上完成的，因此用戶可以按照自己的需求來對泵站自動控制系統(tǒng)的工藝流程、規(guī)模大小及控制要求等進(jìn)行科學(xué)、合理的選擇，并設(shè)計出一套與PLC模塊相對應(yīng)的資源配置，這樣一來不僅可以有效的降低對硬件配置的需求，而且還可以提高系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量。

2.3 PLC可編程邏輯控制器具有易于安裝、調(diào)試、維修等優(yōu)勢

在泵站自動控制系統(tǒng)中，PLC用軟件功能有效的替代了繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器、中間繼電器、計數(shù)器等器件，有效降低了控制柜的安裝、設(shè)計、接線工作量。

PLC的用戶程序能夠借助實驗室的模擬來完成調(diào)試工作，用小開關(guān)來模擬輸入信號，通過PLC上的發(fā)光二極管能夠?qū)敵鲂盘柕膶崟r狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的觀察。當(dāng)泵站自動控制系統(tǒng)安裝和接線完成之后，對于現(xiàn)場統(tǒng)調(diào)所發(fā)現(xiàn)的問題可以通過對其程序的修改給予有效的解決，而且該系統(tǒng)的調(diào)試時間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于繼電器系統(tǒng)的調(diào)試時間。

PLC具有非常低的故障發(fā)生率，而且自診斷和顯示功能相對比較完善。PLC或外部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輸入裝置一旦出現(xiàn)故障，可以根據(jù)PLC上編程器或發(fā)光二極管提供的信息來對故障進(jìn)行分析，準(zhǔn)確查找誘發(fā)故障的原因，并采取有效對策給予解決。

2.4 PLC控制器具有非常強大的網(wǎng)絡(luò)功能

如今，PLC在我國已經(jīng)獲得了非常快的發(fā)展，并且具備比較強的網(wǎng)絡(luò)功能。借助PLC能夠?qū)Ρ谜咀詣涌刂葡到y(tǒng)進(jìn)行有效的控制，還能夠?qū)崿F(xiàn)對上位機(jī)通信和內(nèi)部通信的有效控制，此外還可以借助互聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行上網(wǎng)或者是利用無線上網(wǎng)。所以PLC控制器具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能，從而可以實現(xiàn)自動化控制。

3 總結(jié)

我們發(fā)現(xiàn)在泵站自動化控制系統(tǒng)中使用PLC控制器具有很多優(yōu)點，不僅可以減少啟動泵的啟動次數(shù)，還可以及時讀取事故或障礙，并及時地停止或啟動工作，還使得泵站自動化控制系統(tǒng)更簡便易操作，從而也可以實現(xiàn)對泵、閥等設(shè)備的自動化控制功能等特點。所以我們應(yīng)該將PLC可編程邏輯控制器廣泛地應(yīng)用在泵站的自動化控制系統(tǒng)中去。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇程睿.泵站集水井PLC自動控制系統(tǒng)的設(shè)計運用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（24）：128.

[2]杜惠娜，趙紅鳴.基于PLC的煤礦井下瓦斯抽放泵站自動控制系統(tǒng)的研究[J].電子世界，2014，（18）：148.

[3]劉志功.PLC在污水泵站自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016，6（8）：266267.