空分工藝循環水泵電控系統的改造

魏文建

（北方銅業股份有限公司侯馬冶煉廠，山西 侯馬 043000）

1 概述

北方銅業股份有限公司侯馬冶煉廠空分車間循環泵、給水泵承擔著工藝設備冷卻的重要任務，8臺水泵電氣控制部分既有電氣聯鎖，又有同儀表的流量、壓力聯鎖。北京設計院在1997年設計的電控系統仍采用傳統的繼電器控制方式。由于接點較多，非常容易出現故障，且電氣回路接線復雜、查找故障困難，給檢修工作帶來很大不便，給工藝的正常運行造成安全隱患。2010年9月侯馬冶煉廠設備檢修期間，將其聯鎖部分的繼電器控制改造為用可編程控制器PLC控制，不僅增強了系統的可靠性，而且簡化了控制接線，便于故障的判斷與查找。

圖1 原繼電器控制原理圖

圖2 PLC輸入輸出接線圖

2 原水泵電控系統工作原理及存在的問題

工藝中各有兩臺循環泵，兩臺給水泵共計8臺泵，兩臺泵工作方式為一用一備。具體動作原理見圖1。采用1#泵運行、2#泵備用的工作方式時，當1#泵轉換開關1SA放在手動位置，2#泵轉換開關2SA放在自動位置，按下起動按鈕1SF，接觸器1 kM得電吸合，1#泵起動運行。同時1SF的機械聯鎖接點閉合，接通中間繼電器1 KA1，為時間繼電器KT得電做好準備。當1#泵出現故障，熱繼電器1 KH常閉接點斷開，接觸器1 KM失電，其常閉接點接通，時間繼電器KT得電，經過整定的時間（2 s）后，其延時常開接點閉合，中間繼電器1KA3得電，1KA3串接在自動回路中的常開接點閉合，接觸器2KM得電，2#泵起動運行。另外，在循環水流量小于480 m3/h(給水泵的壓力低于4.8 MP)時，從儀表專業送來的P(L)接點閉合，中間繼電器1KA2得電，1KA2串接在自動回路中的常開接點閉合，接觸器2KM得電，2#泵也起動運行。采用2#泵運行、1#泵備用的工作方式情況同上。

由以上可以看出，每兩臺泵就有4個中間繼電器、1個時間繼電器參與工作，由于大量觸點存在，且繼電器較容易損壞，因此導致故障頻繁發生。為此，本廠決定采用PLC對其進行改造。

圖3 PLC梯形圖

表1 PLC程序

3 硬件設計和輸出繼電器描述

本廠的改造思想是去掉原控制系統中的各個繼電器（KT、1KA1、2KA1、KA2、KA3），將其用 PLC當中的邏輯繼電器代替。基于本廠廣泛使用日本立石電機公司的OMRON系列PLC，考慮到通用性，選用PLC型號為CMP1A-30CDR-A，輸入/輸出點數為18/12點，交流電源繼電器輸出方式。輸入回路采用24 V DC電源，輸出回路采用220 V AC電源。

PLC的輸入/輸出接線圖見圖2。

PLC輸出采用了中間繼電器KA-1～KA-8(繼電器型號為OMRON MY4NJ，220V AC)用來隔離，以保護PLC輸出端子，同時可以節約輸出點。其中，KA-1～KA-4為8臺泵的自動回路接點輸出繼電器，每個繼電器各有兩對常開接點串接到兩臺泵的自動回路中，以代替圖1中的KA2和KA3的并聯接點。當PLC中的自動開泵條件滿足時，相對應的KA-1～KA-4繼電器閉合，其接點接通泵的自動回路，啟動備用泵。KA-5～KA-8繼電器各有一對常開接點串接到報警電鈴和指示燈的電源回路中（原電鈴和指示燈需改變接線，通過KA-5～KA-8的接點接入到AC220 V電源中）；當運行泵故障停止后，相對應的KA-5～KA-8繼電器閉合，其接點接通電鈴和指示燈的電源，發出聲光報警信號。此時，將解除按鈕SA1～SA4扭到斷開位置，解除報警信號。

4 軟件設計

該系統的梯形圖全部采用最基本的邏輯指令完成，并保持了原繼電器控制系統的設計思路，因此直觀、易懂。

根據原電控系統工作原理繪制出梯形圖，見圖3。

根據梯形圖寫出PLC程序，見表1。

5 結束語

改造完成后的電控系統用1個PLC取代了原先16個中間繼電器和4個時間繼電器，通過半年多的應用實踐證明，采用PLC對復雜的繼電器控制系統進行改造是非常成功的，不僅簡化了控制接線，便于故障的判斷與查找，而且控制系統的穩定性、可靠性大大提高。