一種回轉(zhuǎn)式清污機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】本文設(shè)計(jì)開發(fā)了回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備手動控制、定時控制、液位控制和遠(yuǎn)程控制多種控制模式，系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、控制精準(zhǔn)、易拓展等特點(diǎn)。本文給出了主電路、控制電路的設(shè)計(jì)原理圖以及程序流程和界面設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】回轉(zhuǎn)式清污機(jī);PLC;多種控制模式

清污機(jī)廣泛用于發(fā)電廠給水、泵站或其他水域的攔污系統(tǒng)中，以清除來自江河海洋等地表水源的雜物，提高水的純凈度，是水處理過程中的第一道屏障。目前回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的控制部分大多采用傳統(tǒng)的繼電器控制，控制線路復(fù)雜，繼電器多，長時間運(yùn)行后線路老化，頻繁出現(xiàn)控制故障。并且隨著水處理行業(yè)自動化、信息化程度的不斷提高，利用PLC對其進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)清污機(jī)的自動控制和遠(yuǎn)程控制成為其發(fā)展方向。本文介紹一種用PLC、觸摸屏和智能液位計(jì)實(shí)現(xiàn)清污機(jī)定時、液位、遠(yuǎn)程等多種控制模式的系統(tǒng)。經(jīng)過1年多的實(shí)踐證明，PLC控制安全可靠，滿足了清污機(jī)自動控制的要求。

1.設(shè)備簡介

回轉(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)主體包括：攔污柵柵體、齒耙、驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)、安全保護(hù)裝置和電氣系統(tǒng)。齒耙應(yīng)繞攔污柵柵體回轉(zhuǎn)，在攔污柵頂部前向上，至頂部后齒耙向下轉(zhuǎn)動，在頂部將污物順利卸除。回轉(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)設(shè)有刮污裝置，保證其上的污物不回落至柵后閘室內(nèi)。耙齒能有效清除較長的漂浮植物。回轉(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)具有良好的自清能力，工作時不發(fā)生堵塞現(xiàn)象。回轉(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)與皮帶輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制，即啟動任何一臺清污機(jī)，皮帶輸送機(jī)即聯(lián)鎖啟動。當(dāng)所有清污機(jī)停止工作后，皮帶輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行一段時間停止工作。

2.控制要求

（1）清污機(jī)采用四種控制模式：①手動控制模式;②定時控制模式;③液位控制模式;④遠(yuǎn)程控制模式。

①手動控制模式：通過控制柜柜面上的控制按鈕、指示燈、儀表以及柜內(nèi)的控制回路實(shí)現(xiàn)清污機(jī)的電動控制運(yùn)行，此控制方式完全獨(dú)立于PLC實(shí)現(xiàn)清污機(jī)的運(yùn)行控制操作。

②定時控制模式：通過PLC控制實(shí)現(xiàn)清污機(jī)的定時自動運(yùn)行，且啟停時間及運(yùn)行時間可調(diào)。

③水位控制模式：通過PLC采集清污機(jī)攔污柵前后水位信號，并自行計(jì)算出水位差，根據(jù)水位差自動控制清污機(jī)的啟停。

④遠(yuǎn)程控制模式：調(diào)度中心設(shè)有一套整體的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，清污機(jī)的控制要接入工程的總體自動化控制系統(tǒng)中，清污機(jī)需預(yù)留相應(yīng)的控制接口以備將來系統(tǒng)的接入。

（2）控制柜設(shè)有與其它相聯(lián)系設(shè)備的端口，并具有點(diǎn)動、急停（即切斷電源）、停止、保護(hù)、報警等功能，在手動狀態(tài)下可以將清污機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)以上控制要求，本系統(tǒng)的主要元器件選型如表1所示：

表1 主要元器件選型表

元器件 品牌、型號

PLC主機(jī) 西門子S7-226

模擬量模塊 西門子EM231

人機(jī)界面 威倫通MT8070

信號浪涌 魏德米勒

信號隔離器 魏德米勒

電流電壓表 斯菲爾

電動機(jī)保護(hù)器 欣靈

其他低壓電器 施耐德

（1）主回路設(shè)計(jì)：清污機(jī)手動可以反轉(zhuǎn)，故主回路為正反轉(zhuǎn)電路。同時設(shè)計(jì)了電動機(jī)綜合保護(hù)器以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過載、缺相、過壓、欠壓等保護(hù)。

（2）控制回路設(shè)計(jì)：要求手動模式下可以脫離PLC實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，故控制回路設(shè)計(jì)了自動和手動兩種控制方式，其中手動方式還設(shè)計(jì)了反轉(zhuǎn)控制。

（3）PLC數(shù)字量輸入回路：如圖1所示，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電源檢測、復(fù)位檢測、清污機(jī)和皮帶機(jī)的手動/自動切換、運(yùn)行檢測和故障檢測，同時預(yù)留了遠(yuǎn)控信號端子。

圖1 PLC數(shù)字量輸入回路

（4）PLC數(shù)字量輸出回路：如圖2所示，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電源指示、運(yùn)行指示、故障指示、電鈴報警、水位異常報警、遠(yuǎn)程控制/現(xiàn)場控制指示、清污機(jī)和皮帶機(jī)的控制輸出。

圖2 PLC數(shù)字量輸出回路

（5）模擬量輸入回路：如圖3所示，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩路現(xiàn)場液位計(jì)的模擬信號，為避免干擾，系統(tǒng)采用了信號浪涌器和信號隔離器，液位計(jì)采用二線制。

圖3 PLC模擬量輸出回路

本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)考慮了過流、過壓、過載、缺相等保護(hù)，同時考慮了液位信號回路的抗干擾要求，投入使用以來，系統(tǒng)運(yùn)行很穩(wěn)定，同時信號采集精度較高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足要求。

4.軟件編程

（1）PLC編程：PLC程序分別設(shè)計(jì)了“定時控制”、“液位控制”、“遠(yuǎn)程控制”三個子程序，通過主程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的控制模式;通過“故障檢測”子程序?qū)崿F(xiàn)對各類故障的檢測以及聲光報警控制。控制流程圖如圖4所示。

圖4 PLC程序控制流程圖

（2）觸摸屏組態(tài)：觸摸屏主要設(shè)置了“系統(tǒng)監(jiān)控”、“定時控制、“液位監(jiān)控”、“遠(yuǎn)程控制”和“故障監(jiān)控”五個畫面。其中“系統(tǒng)監(jiān)控”畫面為主畫面，可以監(jiān)控全部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、定時控制、液位控制、遠(yuǎn)程控制的各種參數(shù)狀態(tài)以及故障顯示。如圖5所示。

圖5 觸摸屏的主界面

本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了液位控制、定時控制和遠(yuǎn)程控制的要求;界面設(shè)計(jì)友好，簡單實(shí)用，用戶很容易習(xí)慣系統(tǒng)的操作。

5.結(jié)束語

由 PLC 組成的回轉(zhuǎn)式清污機(jī)控制系統(tǒng)保護(hù)完備，穩(wěn)定性好，操作簡單，能保證清污機(jī)系統(tǒng)安全、可靠地工作;測量精準(zhǔn)，使該系統(tǒng)可以順利實(shí)現(xiàn)液位控制等多種模式;預(yù)留的通訊端口可以很方便的實(shí)現(xiàn)以后的系統(tǒng)集成。該系統(tǒng)已經(jīng)在實(shí)際的項(xiàng)目中使用，并運(yùn)行平穩(wěn)，具有很大的應(yīng)用前景。

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作者簡介：許峰（1977—），男，山東日照人，碩士，講師，現(xiàn)供職于山東水利職業(yè)學(xué)院，研究方向：自動控制技術(shù)。