排水泵站中的PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用探究

陳沖

摘要：排水泵站是市政建設(shè)與工程管理的重要存在，其具有排水防澇的價值，排水泵作為站內(nèi)主要的作業(yè)設(shè)備必須不斷更新裝置，提高排水泵的實(shí)用性和可操作性。目前泵站中排水泵大多被單級常規(guī)繼電器控制，這種管控系統(tǒng)缺乏自我診斷能力，啟動速度慢且定值修改不便，因此難以滿足社會要求。PLC控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)單級常規(guī)繼電器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)與自動控制技術(shù)，具有智能化和自動化的優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣且可操作性強(qiáng)，若能通過研究將PLC控制系統(tǒng)與排水泵有機(jī)結(jié)合起來必能推動排水泵站的進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)而為城市基建提供幫助。

關(guān)鍵詞：排水泵 PLC控制系統(tǒng) 應(yīng)用

引言：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的交互發(fā)展，衍生出大量的新興技術(shù)，這些技術(shù)無一不改變著人類生產(chǎn)生活，PLC控制系統(tǒng)集合了當(dāng)前智能化、自動化技術(shù)，作為一種新型工業(yè)控制裝置，它可以取代傳統(tǒng)繼電器建立柔性遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，并在微電子技術(shù)的輔助下執(zhí)行邏輯、計(jì)時、計(jì)數(shù)等順序控制功能。為了進(jìn)一步說明排水泵中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，必須不斷進(jìn)行分析研究，通過探究為技術(shù)進(jìn)步提供理論依據(jù)。

一、排水泵站中PLC控制系統(tǒng)的組成及控制要求

PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部一般采用循環(huán)掃描完成工作，在城市排水泵站中其控制系統(tǒng)主要由水位監(jiān)測系統(tǒng)、主機(jī)控制系統(tǒng)、儀器啟動系統(tǒng)組成，幾大模塊相互串聯(lián)共同作業(yè)，在工作中必須滿足五個控制要求：第一，排水泵站中的水泵控制開關(guān)需按照不同的工作方式選擇就地或遠(yuǎn)程控制功能;第二，通過檢測泵站中的水位差，確定泵機(jī)的工作狀態(tài)，使自動循環(huán)系統(tǒng)能不間斷作業(yè);第三，為了降低應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)提高安全系數(shù)，可在排水泵中加裝軟啟動裝置，降低儀器啟動時對電網(wǎng)、電機(jī)的沖擊;第四，系統(tǒng)無功功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)就地自動補(bǔ)償控制;第五，PLC控制系統(tǒng)可以利用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)對整個泵站泵機(jī)的監(jiān)控，并自動記錄水位、運(yùn)行狀態(tài)，及時預(yù)警[1]。

二、排水泵站中PLC控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)構(gòu)成

（一）配電部分

目前我國大部分泵站中會采用雙電源供電回路完成配電裝置，開關(guān)柜型為GCK，通過綜合多種配電設(shè)備來保證供電的可靠性，同時根據(jù)地方城市排水泵站的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，可采用水泵電機(jī)一主一備的工作方式，相互協(xié)同工作，譬如確定主斷路器和饋電分支斷路器后購置一臺120kw的電機(jī)拖動水泵抽水，這樣可以大幅度提高PLC控制系統(tǒng)的功率因數(shù)，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)繼電器不具備的優(yōu)勢。

（二）主接線方案設(shè)計(jì)

排水泵站中的PLC控制系統(tǒng)所耗費(fèi)功率較大，因此在設(shè)計(jì)之初必須充分考慮儀器啟動系統(tǒng)的應(yīng)用性，為了降低啟動時對電機(jī)、電網(wǎng)的沖擊，可以選擇一些具備軟啟動器的電機(jī)，譬如施耐德電氣中的ATS轉(zhuǎn)矩控制，它可以在電流啟動之初就根據(jù)泵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況選擇恰當(dāng)?shù)念~定電流，有時還可以加速斜坡時間用于保護(hù)泵機(jī)，提高電機(jī)的使用壽命。這種軟啟動器具備故障檢測、預(yù)警輸出的功能，屬于雙向交互裝置，而傳統(tǒng)繼電器只能發(fā)揮單級作用。另外，由于電源的進(jìn)線柜和排水泵的啟動開關(guān)設(shè)置在配電室中，因此選擇串聯(lián)電路是最省時、最便捷的方法，主接線回路經(jīng)過串聯(lián)可實(shí)現(xiàn)一臺啟動器帶一臺電機(jī)的復(fù)制，在PLC控制系統(tǒng)的管控范圍內(nèi)啟動任意一臺電機(jī)都可以做到啟動器與電機(jī)的相互配合、相互備用，啟動結(jié)束后接觸器可連接出現(xiàn)兩端，使啟動器推出運(yùn)行裝置。

（三）工作方式

按照PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)作方式可將工作方式分為手動和自動兩種。

1、手動方式

軟啟動器能維護(hù)PLC控制系統(tǒng)在啟動時的安全，所以它的工作模式相當(dāng)于一拖二加一臺軟啟動器備用，在此情狀下我們可將軟啟動器設(shè)置為手動方式，就會根據(jù)模塊出現(xiàn)兩種選擇方式，由一個啟動器居主導(dǎo)工作狀態(tài)，另一個作為備用使用。手動具有可操作性，換言之，在手動開關(guān)選擇的方式下，可以實(shí)現(xiàn)對配電柜和電機(jī)水泵機(jī)組的系統(tǒng)控制，便于工作人員整體調(diào)試管理，而傳統(tǒng)繼電器無法實(shí)現(xiàn)集約化管理，它的調(diào)試及控制系統(tǒng)不能形成管理回路。

2、自動方式

某些系統(tǒng)可以通過手動完成調(diào)配，但是從排水泵站的整理來講，需要有綜合管理的自動方式提高系統(tǒng)的集約性。軟啟動器與電機(jī)互為備用，在計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動化電子技術(shù)的輔助下可以出現(xiàn)較強(qiáng)的抗干擾能力，在自動化設(shè)備的選擇上也應(yīng)選擇集成程度高的自動化控制單元系統(tǒng)。譬如，選取設(shè)備的中央處理模塊可選用西門子中的S7-200系列PLC作為自動化監(jiān)控的核心單元，數(shù)字量輸入模塊可選用EM221CN，輸出模塊可選用EM222CN[2]。

（四）水位檢測方案

在PLC控制系統(tǒng)中水位檢測的方式包括水位浮子開關(guān)、水深傳感器、超聲波液位計(jì)等，這些檢測裝置各有利弊，第一種水位浮子開關(guān)的開關(guān)安裝相對于另外兩種多有不便，并且需要同時安裝多個開關(guān)裝置才能實(shí)現(xiàn)水位檢測，后兩種雖在安裝操作上多有便捷，但價格昂貴。其中新型的水位控制器可以將探頭插入不同水池中，利用水的弱導(dǎo)電性可充分了解水池中的積水程度，工作人員接收指令即可了解水位檢測情況，進(jìn)而為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

三、排水泵站中PLC控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一般軟件系統(tǒng)的選擇要根據(jù)硬件系統(tǒng)的配型決定，目前適用于排水泵站PLC控制系統(tǒng)的軟件程序非常多，大部分程序編輯器既可以在要求的編程器上運(yùn)行，也可以在普通的PC終端運(yùn)行，軟件系統(tǒng)大多由設(shè)定程度模塊、運(yùn)行程序模塊和中斷功能程序模塊組成，每一模塊會根據(jù)指令進(jìn)行不同的操作。譬如設(shè)定程度可用于功能選擇和定值設(shè)置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟件的先期把控。這些操作功能是傳統(tǒng)繼電器所不具備的，因此PLC控制系統(tǒng)必將替代單級常規(guī)繼電器[3]。

四、結(jié)語

綜上，我們對排水泵站中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用有了簡單認(rèn)識，PLC控制系統(tǒng)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，在設(shè)計(jì)與實(shí)施上具備碎片化與細(xì)節(jié)化內(nèi)容，為了不斷提高其應(yīng)用價值，需要進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)的分析，用既定的程序推動工程的建設(shè)，使PLC控制系統(tǒng)具備更強(qiáng)的兼容性，其程序的實(shí)用性和可操作性也能得到進(jìn)一步發(fā)展。本文通過對排水泵站中PLC控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)構(gòu)成、排水泵站中PLC控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡單探析，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步必然有更多值得分析的技術(shù)出現(xiàn)，我們應(yīng)立足當(dāng)下，不斷創(chuàng)新，推動地方排水泵站建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳秀麗.排水泵站中的PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用[J].機(jī)電工程技術(shù)，2017（03）：102-105.

[2]宋杰，肖興明，張憲鋒，等.煤礦井下排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2016（05）：844-846.

[3]王瑞，許曉平.基于PLC的立交橋排水泵站自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動化，2017（01）：135-137.