農田灌溉泵機組的PLC及組態控制設計

高培暢

摘 要：在節能、高效、可持續發展的方針指導下，在農田灌溉泵站不斷的進步，在不同的環境，更復雜的環境里對泵站運行條件提出了更高的要求。隨著科技的不斷發展，各種各樣的先進技術不斷的融入到泵站的建設里。泵站監控與數據采集系統的建設將日益完善，泵站的運行將逐步實現自動化、信息化和自能化，以保證泵站安全、可靠、高效運行。

關鍵詞：泵機組；PLC；組態控制

1 概述

水泵及水泵站的運行要小號大量的能源，對一般的城鎮來說，抽取水所消耗的電能將會很大，會提高成本，有的地方甚至更高的成本。因此，控制能耗，降低成本對泵站的節能來說十分重要。最近幾年，我國許多泵站采取了節能降耗的措施。比如有兩臺水泵和兩臺配水泵如果采用了從西門子公司引進的變頻電動機變速裝置，這樣在大容量水泵機組采用變頻調速裝置，運行一段時間后使用變頻器節約的電費就能把購買的變頻器的成本收回來。

2 農田灌溉泵站工藝流程

為了能實現高效節能的目的，泵站采用可編程控制技術和變頻技術。利用可編程控制器的結構簡單、編程方便等特點，能夠更方便的應用于實際的農田灌溉中。

3 農田灌溉泵機組的項目設計

3.1 液位傳感器的工作原理及選型

液位傳感器是指能感受水位的高度并轉換成可用輸出信號的傳感器。要想實現泵站監控系統的自動化運行，就得需要通過傳感器對城市內河及外河的實際水位進行自動化監測，采集數據實現泵站的長期遠程監控和無人值守。

本文采用的是超聲波水位傳感器，它是一種非接觸式傳感器，由于超聲波易于定向發射、方向性好、強度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優點，是作為液體高度測量的理想手段。超聲波傳感器通過發射一種線性調頻超聲波，再轉換成接收模式來等待接收水位返回的回波，通過給定傳感器在空氣中的聲速，即可計算出傳感器與水面的距離。

3.2 PLC選型

選擇硬件配置正確的類型是PLC控制系統中的關鍵問題。考慮本系統的設計要求、工作環境、服務對象等方面，本系統需要11個數字量輸入，7個數字量輸出，而S7-200CPU224XP有14個數字量輸入，10個數字量輸出，西門子S7-200PLC可完全滿足系統的設計要求。

3.3 I/O分配表

如表1所示為農田灌溉泵站機組PLC的I/O分配表。

3.4 組態王的設計方案

組態運行時的監控畫面時，如圖2所示，監控畫面中顯示出了農田灌溉泵站的工作流程，可以通過點擊組態監控界面中的控制按鈕，進行遠程操控。

在本課題中使用組態王6.53，可以完成：

（1）使用簡單明了的畫面控制泵站機組現場。

（2）使用組態控制按鈕實現手動自動的切換。

（3）設計泵的流動效果顯示現場的水流的流量。

（4）顯示生產過程的實時的電壓、電流、頻率和流量。

4 結束語

本課題利用組態王6.53作為組態畫面的現實和監控系統，其通過通信電纜與PLC進行通信，將農田灌溉泵站控制系統的通過超聲傳感器采集到的數據傳送到上位機上面，操作員還可以在上位機上實時的對生產現場進行監控，最終達到所預期的控制要求。

另外，本論文篇幅有限，沒有設計本系統的控制電路圖和PLC程序，讀者可自行設計。

參考文獻

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