PLC在水泵組控制中的應用

【摘要】在目前的電能消耗中，水泵已經占據相當比例，并且浪費較嚴重，而PLC控制系統的應用有利于改善這種情況。本系統采用PLC控制，根據采集到的水池溫度，計算出需要開啟水泵的數量。此套系統在使用過程中實現了水泵系統自動化控制運行，最大程度的減少了水泵的運行時間，節約了水泵的運行費用。

0 引言

工業制造過程中，隨著人力成本及能源成本的提升，設備運行的自動化越來越成為一種趨勢。本文針對工業生產中小型獨立泵組系統進行的自動化控制。

PLC（ Programmable Logic Controller），中文名：可編程序邏輯控制器，誕生于1969年，是微機技術與繼電器常規控制技術相結合的產物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發展起來的新型控制器，是一種專為工業環境下應用而設計的以微處理器為核心的用作數字控制的專用計算機。觸摸屏：是一種最新的電腦輸入設備，是最簡單、方便、自然的人機交互設備。使用者只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作。

1 系統組成

1.1 水系統

水系統設備組成：水泵22KW 3臺；冷卻塔 5.5KW 3臺；熱水池40 m31個

水系統結構如圖1所示。

圖1 水系統結構

水系統的工作原理：⑴熱水池收集了用于其他冷卻其它設備的自來水；⑵當水池的水溫超過一定溫度時，開啟水泵和相應的水塔進行降溫處理，使水池內水溫降低到使用要求的范圍。

1.2控制系統

控制系統設備組成：西門子PLC 型號：224XP 1臺；

西門子s7-200擴展模塊EM221 1臺

觸摸屏 1臺

溫度變送器 1個

控制電箱 1臺

控制系統硬件點位如表1所示。

I0.01#冷卻水泵運行狀態I0.11#冷卻水泵故障狀態

I0.21#冷卻水泵手自動狀態I0.32#冷卻水泵運行狀態

I0.42#冷卻水泵故障狀態I0.52#冷卻水泵手自動狀態

I0.63#冷卻水泵運行狀態I0.73#冷卻水泵故障狀態

I1.03#冷卻水泵手自動狀態I1.11#冷卻塔運行狀態

I1.21#冷卻塔故障狀態I1.31#冷卻塔手自動狀態

I1.42#冷卻塔運行狀態I1.52#冷卻塔故障狀態

I2.02#冷卻塔手自動狀態I2.13#冷卻塔運行狀態

I2.23#冷卻塔故障狀態I2.33#冷卻塔手自動狀態

AIW0冷卻水供水溫度Q0.01#冷卻水泵啟停控制

Q0.12#冷卻水泵啟停控制Q0.23#冷卻水泵啟停控制

Q0.31#冷卻塔啟停控制Q0.42#冷卻塔啟停控制

Q0.53#冷卻塔啟停控制

表1 控制系統硬件點位表

2 程序編寫及系統功能的實現

2.1系統工作原理：

a）控制系統能夠根據水池的溫度自動控制水泵的運行數量。系統中預設三個溫度設定值 T1、T2、T3，并實時采集水池的水溫T，再將采集到水溫與預設的溫度值進行比較。當T

b）為了增強控制系統運行的穩定性和達到實時監控系統中每臺設備運行狀況的目的。本系統中PLC輸入點位中設置了每臺水泵和每臺水塔電機的運行狀態和運行故障點，當系統運行過程中，默認啟動的水泵或者是水塔出現故障時，系統會自動停止運行出現故障的水泵和與之對應水塔，并且立即切換到沒有出現故障的水泵和與之相對象水塔運行。

c）由于水泵、水塔的電機啟動電流Is = 8～10In，為了防止當需要多臺水泵運行的情況下，同時啟動對電網造成的巨大沖擊。系統中定義了每臺水泵、水塔的啟動限制條件，當只有收到前一臺水泵運行的狀態，并在前一臺水泵運行時長超過一定值時才能開啟下一臺水泵的運行。

d）系統中配置了觸摸屏，實時顯示水溫和水泵、水塔的運行情況，可控制整個系統的啟停及在線實時修改水溫設定值。

e）在水泵、水塔的主電路控制回路中，設置了手自動轉換功能，當自動系統出現故障，或者是設備檢修的情況時，操作人員可以方便的手動啟動任何一臺水泵和水塔。

2.2觸摸屏畫面組態：

此觸摸屏包含4個組態畫面：主界面、溫度設定畫面、溫度曲線查詢畫面和系統設定畫面。

系統中顯示的主界面，即為水泵和水塔運行的畫面。此畫面包括的內容： ⑴ 各個水泵的運行狀態；⑵各個水塔的運行狀態；⑶冷水池的實時水溫顯示值；⑷整個系統的啟動/停止控制按鈕。

溫度設定值畫面包括的內容：⑴冷水池的實時水溫顯示值；⑵各個溫度設定值的數字輸入框。

溫度曲線查詢畫面包括的內容：冷水池溫度值的歷史曲線。

系統設定畫面包括的內容：⑴觸摸屏校正按鈕；⑵系統時間設定按鈕；⑶背光關閉時間設定按鈕；⑷蜂鳴器靜音設定按鈕。

3 系統所具有的優點：

1）能夠自動控制水泵的啟停控制，實現無人值守。

2）節約能源，根據對實時水溫的監控，合理的開啟需求水泵的數量，避免了多開和長期不必要開啟水泵造成的電能浪費。

3）配合觸摸屏的使用，使操作更為直觀和方便，并且能夠實時監控各個水泵的運行狀況和水溫的情況；添加了歷史數據的查詢并形成直觀的曲線，方便查詢設備歷史的運行狀況；由于觸摸屏的使用，使得現場操作人員更為容易的根據實際情況，修改各個階段的溫度設定值，使得系統的靈活使用性大大增強。

4）合理設置了電機啟動保護程序，將水泵系統運行過程中對電網的沖擊減小到最小，有利于整個用電系統的穩定和安全。

5）系統小巧靈活，易于擴展，造價低。

4 結束語

本文介紹的水泵控制系統，通過引入PLC和觸摸屏技術，將傳統水泵控制，完全依靠人工操作實現的情況進行了改進，此套技術不僅能適用于水泵系統，同樣也適合用于其他類似獨立系統的控制應用中。由于具有多方面的優勢，相信此套系統會越來越廣泛的應用生產生活中的各個領域。

參考文獻

1.吳學全 高美鳳，基于MCGS和PLC的混凝土自動配料控制系統，《計算機與現代化》 2011年12期。

2.戴亮，PC-PLC控制系統設計，《華東師范大學》 2011年。

3.任鳳娟 基于西門子PLC的實驗室網絡控制系統的研究，《西華大學》 2009年。

4.喬東凱， PLC和變頻器在電廠控制系統中的應用，《煤礦機械》 2009年02期。

5.徐如敬，PLC和變頻器在中央空調系統中的節能作用，《電氣技術》2009年01期。

6.呂智杰 宋凱 宋揚，基于PLC技術的遠程電表軟硬件設計， 《微計算機信息》2009年01期。