水箱液位自动控制系统设计
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经验交流 Technical Communications 《自动化技术与应用"20l 0年第29卷第5期 基于P L C的污水泵站自动控制系统 王明军 (淮安同方水务有限公司工程技术部，江苏淮安223002) 摘要：本文介绍厂一种基于PLC的污水泵站水泵自动控制系统，给出了控制系统的硬件配置，PLC的梯形I割程序流程。该控制系
统软件设计合理，没有固定哪一台水泵为备用泵，而是让备用水泵跟其它工作水泵一样投入运行，实际上起到了三台水泵
互为备用效果。 关键词：PLC；泵站；梯形图程序 中图分类号：TM571．6l 文献标识码：B 文章编号：1003 7241(2010)05—0115—03
Automatic Wastewater PUmping Station Control System Based·-on PLC WANG Min-jun (Technical and Engineering Department of Huai觚Tongfang Water Co．Ltd．Human 223002 China)
Abstract：This paper introduces a wastewater pumping station control system based On PLC Hardware configuration and PLC ladder program is given．Thedesign is reasonabe．No pump is fixed in standby mood in this control system．
Key words：programmable logic controller；pumping station；ladder program
1 引言 污水提升泵站是城市污水进入污水处理厂后第一 道处理环节，提升污水，给污水增加势能，后续工艺才能 进行下去；城市污水管网星罗棋布，也得靠污水提升泵站 来保证污水正常流淌。目前污水泵站水泵的自动控制 一种是在集水井安装超声波液位计，超声波液位计将集 水井中的水位信号送给PLC，由PLC自动控制水泵的运 行，另外一种控制方式是在集水井中安装水位开关，将水 位开关信号送给PLC，到预先设置好的水位后自动开／ 停污水泵【l I。污水泵站一般都配有备用水泵，以保证有 水泵检修时能确保污水的正常提升。备用水泵如果长 期在集水井中不运行，则电机的绝缘电阻会下降，影响 水泵的正常运行及寿命。本文讨论了一种污水泵站水 位开关自动控制系统，在本文所做的自控系统中，备用 泵跟其它泵一样投入运行，从一段较长时间来看，几台 泵运行时间均衡，起到了几台泵互为备用的效果，并做 收稿日期：2 o 09—1 2一o 7 出了电气控制线路(见图I)，PLC梯形图程序流程图及部 分梯形图程序(见图2，图3)。 某泵站配置如下：有三台同等容量的污水泵1号，2 号，3号，其中两台水泵的额定抽水能力能满足正常情况 下最大污水量要求。三台水泵两用一备，只有在雷雨季 节才有可能三台水泵同时工作。 SO，SI，S2，S3为水位开关，当浸入水中时为ON，无 水时为OFF状态．，S0为停泵水位，S1为启动一台水泵 运行水位，S2为启动两台水泵运行水位，S 3为报警水 位，当水位达到S3时，三台水泵同时投入运行。 2 系统控制要求 1)当水位到达S1时，启动一台水泵运行，水位到达 S2时启动两台水泵运行，水位到达报警水位S 3时三台 水泵一起运行，水位回落到SO时，相应停止一台泵，二台 泵及三台泵。 2)由于两台泵的额定抽水量已满足了正常情况下 的最大负载，也就是说，一般情况下，最多只有两台水泵 万方数据 《自动化技术与应用》20l 0年第29卷第5期 经验交流 TechnicaI Communications 运行，只有在雷雨季节时才可能三台水泵同时运行。要 求三台水泵实际运行时间尽量均衡，不能让某一台泵在 水中长期不运行，那样的话，会影响该泵的使用寿命的。 3 水泵电气控制配置(见图1) ■ 图1 水泵电气控制原理图 图l中，SA为水泵运行方式选择开关，可在手动、 PLC自动、及停止间转换，TA，QA为水泵手动运行时 启动及停止按钮。当SA选在手动运行方式时，可以通 过按动相应的Q A，T A按钮来启动及停止某台水泵。 QBD为水泵综合保护装置，用来检测水泵油室密封，电 缆室密封，轴承温度，电机绕组温度等，每个水泵配有一 只。控制回路上电后，如果水泵油室密封正常，电缆室 密封正常，轴承温度及绕组温度正常，则QBD的常开点 就吸合，其常闭点断开。在水泵运行中如检测到上述一 个或多个部位不正常，则QBD的常开点就断开，长闭闭 合，水泵在手动及自动方式下都不允许工作，需维护人 员吊泵检查维修好后才允许运行。 本水泵控制系统PLC选用德国西门子200系列S7— 224，西门子是国际知名的跨国公司，其PLC产品是国际 上主流产品，200系列PLC结构紧凑，性能可靠，功能指 令强大，存储容量大，抗干扰能了强，是各种小型控制任 务的首选产品【21。 PLC控制器I／O分配 输入(I) 说明 S0，停泵水位 S1，启动一台水泵水位 S2，启动两台水泵水位 S3，超高报警水位，三台泵运行 SA，手动／自动选择 自动方式下启动开关 自动方式下停止开关 说明 控制继电器Kl 控制继电器K2 控制继电器K3 4 PLC程序流程(见图2) 根据控制要求，水位到S l时启动一台水泵运行，水 位到S2时启动两台水泵运行，到报警水位时三台泵全 部投入运行，水位回落到SO时停止水泵运行，三台水泵 运行时间均衡，特设计出如图2程序流程【31。 现分析如下： 图2 PLC程序流程图 PLC通电后，由其第一个扫描周期内接通的特殊位 寄存器SM0．1将M0．0置位，为自动运行做准备，当SA 在自动位置(io．4接通)，且水位超过Sl时，如按动自动启 动按钮则10．5接通，M0．0复位为零，MO．1置位激活， K l得电吸合，第一台水泵投入运行，如这时水位超过了 S2，则M0．1复位为零，M0．2置位，继电器K1，K2得电， O●2 3 4 5 6丑m■卫 ● ● ● ● ● ● ● n m m m m m m输q姒q 万方数据 经验交流 《自动化技术与应用》201 0年第29卷第5期 TechnicaI Communications 第一，二台水泵投入运行，如水位超过了报警水位S3，则 M0．2复位，M0．3置位，第一，二，三台水泵投入运行；如 在M0．1状态激活，K1运行一段时间后，水位下降到停 泵水位，S0为OFF，则其反状态为l，M0．1复位，M0．5激 活，Ki失电，水泵停止运行，再过一段时间如水位上升到 开第一台水泵Sl时，则M0．5被复位，M0．6激活，K2得 电，物理意义上的第二台水泵作为第一台水泵投入运 行。只有在雷雨季节集水井中水位才有可能超过报警 水位S3，也就是说，M0．3，M1．2，M1．7被激活的几率不 高，一般情况下最多只有两台水泵运行。从下面流程图 中我们可以看出，当水位升到需要开第一台水泵或第二 台水泵时，程序总是会选择。下一台没有开过的水泵”， 而这个下一台不是固定的，是在物理意义上的第一台， 第二台，第三台水泵间轮流，由PL C来根据上一次运行 情况判断决定得出，这样，实际上就成了三台水泵互为 备用，合理有效地利用了资源。 在梯形图程序中从M0．1到M0．2状态转换时有一 个延时接通时间计时器，延时时间10秒，从M0．2到M0． 3也有一个延时接通计时器，延时也是1 0秒，加这两个 延时计时器的目的是以防当系统开始投入运行时，如集 水坑中的水位超过S2，S3的话，二台，三台水泵会同时 起动运行。 5$7200梯形图程序(见图3) 该泵站控制程序主要以复位置位指令编写，由于全 部梯形图程序篇幅太长，不便于在此全部列出。本文以 图2中状态M1．5，M1．6，M1．7，M2．0，M0．6之间转换 为例来说明，见所附梯形图程序(图3)。 当M1．5是激活状态时，K3，K1工作，这时如水位 降到停泵水位时，M1．5复位，M1．6激活，K3，K1停止工 作，从流程图中可以看出，M 1．6激活时没有水泵工作； 当M1．5激活时，如水位继续上升到报警水位时，则M1． 7激活，M1．5复位，三台水泵全部投入运行。M1．6激活 时，如水位上升到开一台泵水位，则M1．6复位，M0．6激 活，开启一台“上一次没有运行过的水泵”。在M1．7激 活时，如水位降到停泵水位，则M1．7复位，M2．0激活， 停止水泵运行。在M 2．0激活时，如水位上升到开启一 台水泵水位时，M2．0复位，M0．6激活，开动一台。上一 次没有运行过的水泵”。 图3 S7200梯形图程序 6 结束语 本文论述的是基于P L C的污水泵站污水泵水位开 关自动控制系统，针对污水泵站在处理备用水泵运行方 式方面，本文软硬件设计合理，实用性强，做到了让三台 水泵轮流做备用水泵，消除了备用水泵长期在水中不运 行带来的种种不利因素；本文所做的程序已在西门子 $7200模拟器上进行了模拟，完全达到互为备用要求。 参考文献： 【1】黎一强．PLC技术在生活污水处理及回用系统中的应用 【J】．自动化技术与应用，2008，27(8)：123-125． 【2】吴中俊，黄永红主编．可编程序控制器原理及应用【M】． 北京：机械工业出版社，2003．8． 【3】廖常初．PLC编程及应用【M】．北京：机械工业出版社， 2003． 作者简介：王明军(1 96 3一)，男，电气工程师，研究方向：电气 工程及自动化控制技术应用． 万方数据
