PLC在无人值守抽水泵站中的应用.doc

PLC在无人值守抽水泵站中的应用（阿城继电器股份有限公司 李赫华 150302）摘要：针对中、小型泵站自动控制系统运行的一般特点,提出了采用PLC为控制核心的控制方案.该方案成本低,管理、维护和操作简单易行,便于在广大农村中、小型泵站中推广应用.并以实例形式介绍了可编程序控制器（PLC）小型自控系统的组成。 关键词：小型泵站 自动控制系统 可编程序控制器（PLC） 引言总装机容量1000kW以下的小型泵站在农田水利、防洪排涝泵站中占有相当大的比例，采用传统的单机控制和集中控制方式，运行管理成本较高，尤其在装机容量100kW以下的农田灌溉和作物喷灌工程中的群布式小型泵站，使用人工值守运行，运行人工费用占运行成本较大比例。为了降低小型泵站运行费用，提高小型泵站的自动化程度，根据小型泵站的运行工艺特点，采用可编程序控制器（PLC）进行控制，通过设定运行程序对整座泵站进行运行和监控，实现半无人值守或无人值守。通过无线传输设备联网，可以实现数十公里范围内多泵站无人值守泵站群控运行，大大降低小型泵站运行人工费用，让有限的运行费用更多的用于泵站设备改造、维修和维护，更有效提高泵站设备完好率和可用保证率。一、数据自动采集与检测数据自动采集与检测主要分为两类；模拟量数据和数字量数据。模拟量检测的数据主要有：水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、流量；数字量检测的数据主要有：水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出水口压力。数据自动采集主要由PLC实现，PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测水仓水位，将水位变化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，控制排水泵的启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，超限报警，以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据，控制排水泵的启停。在数据采集过程中，模拟量信号的处理是将模拟信号变换成数字信号(A/D转换)，其变换速度由采样定律确定。一般情况下，采样频率应为模拟信号中最高频率成分的倍以上，这样经A/D变换的精度可完全恢复到原来的模拟信号精度。A/D变换的精度取决于A/D变换器的位数。同时，PLC所采用的A/D模块均以积分方式变换，可使输入信号的尖峰噪音和感应噪声平均化，适用于噪音严重的工业场所。二、系统功能及特点()、PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序结构具有清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。()、系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作，延长了水泵的使用寿命。()、系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动就近的真空泵，若在程序设定的时间内达不到真空度，便自动启动备用真空泵。()、系统根据电网负荷和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段，以“避峰填谷”原则确定开、停水泵时间，从而合理地利用电网信息，提高矿井的电网运行质量。()、PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。()、在触摸屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。具有故障记录，历史数据查询等功能。()、系统具有通讯接口功能，PLC可同时与触摸屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现遥测遥控功能。()、系统保护功能有以下几种。超温保护：水泵长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温度保护装置及PLC实现超限报警。流量保护：当水泵启动后或正常运行时，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本台水泵停车，自动转换为启动另一台水泵。电动机故障：利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制电动闸阀故障：由电动机综保监视闸阀电机的过载、短路、漏电、断相等故障，并参与水泵的联锁控制。()、系统控制具有自动、半自动和手动检种工作方式。三、 系统方案 1、生产流程分析以一座装机容量为6台37kW的某小型排涝抽水泵站为例，其作业流程如图1所示。该类型泵站主要以水泵轮流循环作业，根据泵站进水前池来水量及水位高低，自动调整投运水泵数量，保持进水前池水位处于一个相对稳定的预定设定点。2、工艺流程对系统的要求(1)、 水泵启动数量、运行时间：根据进水前池来水量及进水前池水位确定启动水泵数量和运行时间。(2)、水泵的启停、循环：要求系统能够实现在不需要6台水泵同时开机运行的情况下，以每一时段分别增、减1台水泵的方式实现一个循环周期内每台机组开停机时间相同，避免有的机组连续工作时间过长，有的机组运行时间过少，有效避免有的机组过度磨损，有的机组则长期停机的情况。(3)、电气控制：要求水泵不能在过短时间内频繁启停，影响配电系统稳定。在水泵启动及运行过程中均有可靠、合理的过载、过流保护，具有低水位保护、高水位报警、大来水流量预警、水位连续测量功能。3、系统结构系统主要由：PLC主控模块，电源模块，触摸显示屏，开关量、模拟量输入、输出模块，现场仪表以及其他辅助设备组成。结构见图2。(1)、 PLC主控模块：负责发出和接收各种运行程序指令，是整个控制系统的中枢部分，要求具有高可靠性和稳定性。(2)、电源模块：稳定可靠的电源供应是整个系统安全、可靠运行的重要条件，要求电源模块稳定、可靠，留有一定的功率余量。(3)、触摸显示屏：触摸显示屏是整个系统中人机对话的界面设备，要求耐用、美观，能清晰显示各种运行、设定等信息。 (4)、开关量、模拟量输入、输出模块：该部分是PLC装置正确接收信息和发出指令的关键设备，要求有高可靠性、稳定性，能实现某些电、磁的隔离功能。(5)、 现场仪表：PLC系统通过接收现场仪表设备发出的信号判断被控制设备的运行状态，以及是否适于设备运行的运行环境条件，因此要求现场仪表设备具有高可靠性和稳定性、精确性。(6)、其他辅助设备：辅助设备如冷却风扇、UPS不间断电源等是完善整个系统所必须的，对提高系统的可靠性和使用寿命有较大的帮助。4、 结束语可编程序控制器