天津市排水管理处第七排水管理所 天津 300400
摘要：由于PLC具有很强的抗干扰能力和良好的可编程能力，使得系统硬件结构大大简化，在传统的继电器系统改造中发挥着非常重要的作用，得到了广大用户的青睐。排水系统改造后的运行结果表明，系统工作可靠，实现了控制要求，达到预期目的。
关键词：PLC；排水泵房；改造工程；
排水泵房PLC 控制系统，可以实现对排水系统的远程自动化控制，减轻员工劳动强度，提高劳动效率和工程质量，有效提高安全系数。
1工程概况
某水厂排水泵房安装有四台水泵机组（4x22kW），主要用于排出生产废水和雨水等，原电气控制采用的是一般的继电器控制系统，由于控制电器陈旧老化，故障频繁发生，且自动化程度难以适应排水要求，决定对水泵的电气控制部分进行改造，拆除旧有的继电器控制系统，改用可编程控制器（PLC）进行控制。
改造后的排水系统要求达到以下控制要求：
a.四台机组三用一备，备用机组要求能在电气上任意选择。b.运行中任一台故障时，备用机组要立即响应，自动投入运行。c.积水池中装有水位检测装置，设有下限水位、上限水位和超上限紧急水位，当积水池水量过大（如下暴雨等），水位到达超上限紧急水位，三台机组不能满足排水要求，备用机组自动起动，参与排水。d.要对电机故障、接触器线圈损坏等进行监视、判断，并进行相应的信号显示。e.要能分别进行手动、自动控制，当选择手动控制时，能够分别单独地启动、停止各台机组；当选择自动控制时，根据水位的变化，自动启动或停车。当水池水位达到上限水位时，自动启动三台工作泵；当水位低于下限水位时，系统停车，以免水泵抽空。f.当水位达到超上限紧急水位时，应有灯光闪烁报警显示。
2排水泵房集中控制系统的概述
该排水泵房设置工作、备用、检修三台水泵，此处选用卧式多级离心泵，配套电机132kW，二趟DN200管路，一用一备。正常进水时，一趟工作，一趟备用；最大进水时，二趟同时工作。水泵工作制为：正常进水时，一台工作，一台备用，一台检修，最大进水量时，两台工作，一台备用或检修。排水泵房的控制，宜为就地控制，选距离集中监控，有条件时，可设计为自动化排水集中监控。集中监控应装设电动机电流、电动机温度、轴承温度、启动水泵时真空度、排水管流量、集水池水位等监测装置，并应就地及集中显示，同时应能超限报警。自动化排水集中监控，应根据集水池水位监测信号及水位变化率完成自动注水、闸阀的自动操作或多功能水泵控制阀的监测、自动开停，并应能轮换工作水泵。集中监控装置与排水泵站分设时，与排水泵站之间应设置标志明显的启动联系信号。机旁就地控制箱和集中监控装置应装设水泵紧停按钮。此系统中设计三台水泵及其附属的真空系统与管路电动阀、传感器等装置实现PLC自动化控制及运行自动检测，并通过人机操作界面及上位机以图形、图像、文字、数据等方式，形象、直观、实时的反映系统工作状态以及水仓水位、电机温度、轴承温度、两趟排水管流量等参数，并通过工业以太网将这些参数传至地面生产调度中心，与综合监测监控主机实现数据交换，以便进行实时监测监控水泵运行状态、水泵启停控制方式选择、水泵自动轮换及故障报警等控制。实现本系统集中监控、显示、通讯为一体的集中自动化控制系统。
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3PLC在排水泵房改造工程中的应用
3.1集中控制系统的工作原理
数据的自动采集主要由PLC实现，PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测集水池水位的变化，并将相应的变化信号进行A/D转换处理，然后计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，进而判断出进水量大小，控制排水泵的启停。排水管流量、水泵轴温、电机温度、电机电流等传感变送器，主要用于监测水泵和电机的运行状况以及超限报警，以避免水泵与电机损坏。而PLC的数字量输入模块则把各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理判断的条件及依据，控制排水泵的启停。
3.2PLC系统输入/输出硬件配置
整个四台机组除了水泵电机主回路的接触器、热继电器等不拆除外，其余旧有的继电器控制系统全部拆去，改用一台PLC控制。该工程中，PLC选用了一台三菱F1系列小型可编程控制器F1-60MR，它有1/0点共h0点，其中输入36点，输出24点；因水泵电机容量较大（22kW），为了稳妥，不直接由输出点（Y30，Y31，Y32，Y33）去驱动各机组电机控制接触器线圈，而是采用输出点驱动中间继电器，再由中间继电器触点控制接触器线圈的得电与失电，这些控制电器均装在各电机控制柜中，将PLC输出点引进各相应控制柜即可；转换开关KK接输入点X0，X1，当KK接通XO时，系统为手动操作控制，接通X1时，系统为自动控制状态；硬件输入中设有紧急停车按钮JA和紧急停车解除按钮JJA，主要用于系统全线紧急停车（自动控制时有效）及解除之，若按动JJA解除按钮，则系统山紧急停车状态恢复至自动控制工作状态；X4--X7接入四个按钮（1BA-4BA），可任意选择其中一台泵为备用泵；X10-X12接入了水位检测器设在水池中三处水位检测开关，当水位分别达到或超过相应水位时，三个开关（1FJ-3FJ）分别相应地闭合，低于相应水位时，则相应断开；输入点X13-X406分别接入了4台泵组电机主回路热继电器的常闭辅助触点和接触器的常开辅助触点，当接触器拒动或线圈烧坏和电机过流或堵转时，可通过这些输入点进行逻辑运算，判断其是否处于正常工作，并通过输出点Y34-Y433来显示；当转换开关KK打到XO接通位置，系统工作在手动控制状态，通过接入X407-X502各点的按钮（1QA-4QA，1TA-4TA）单独地控制各泵组的启动与停车。
3.3系统软件设计
系统处于自动控制工作状态时，4台泵组可通过按钮任意选择其中一台为备用，但一旦选定备用泵，则其余按钮按动无效，若要更换备用泵，则要先转动转换开关并使之重新回到自动位置上，再通过按钮另选择备用泵。当水池水位超上限紧急水位时，系统自动投入备用泵，正常情况下将是四台泵工作，此时Y434接出的信号灯将以亮0.5秒、灭0.5秒的间隔闪烁报警。一旦水位下降，低于超上限紧急水位，则备用泵自动退出，恢复三用一备工作，备用泵随时准备投入接替发生故障泵组工作，同时闪烁报警信号灯熄灭。
结束语
通过上位机监控界面，操作人员可实时掌握排水作业各个环节的运行情况，查询历史数据，提升了排水作业的自动化水平和效率，增强了企业的竞争力。现场试验结果表明，系统可以稳定、可靠地运行，达到了设计方案的目标，但仍需根据排水作业的实际情况作进一步改进。
参考文献
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论文作者:刘晨沉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/13
标签：水位论文; 水泵论文; 泵房论文; 接触器论文; 一台论文; 系统论文; 电机论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;