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    PLC在水利排灌站智能化管理中的應(yīng)用
    • 企業(yè):控制網(wǎng)     領(lǐng)域:工控機(jī)     行業(yè):其他    
    • 點(diǎn)擊數(shù):1547     發(fā)布時間:2006-05-16 09:50:22
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        潘建森:江蘇省通用機(jī)電研究所



    潘建森1957-)

        男,江蘇無錫人,高級工程師,主要研究機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)線的機(jī)電一體化控制,包括自動控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計、編程、安裝、調(diào)試,新型電器元件的應(yīng)用等。

    1  概述

    江蘇省通用機(jī)電研究所生產(chǎn)的部分撈污、擠壓設(shè)備及自行設(shè)計的整套自動控制系統(tǒng)現(xiàn)安裝于江蘇省南京市的一個水利排灌站,同時正在尋求能夠在市政部門的泵站得到應(yīng)用。該排灌站的主要功能就是將城外河道的水源引入城內(nèi),為水利部門提供排灌,同時也擔(dān)當(dāng)著抗洪排澇的重任。該站的河面寬度約35m,河道上漂流的污物眾多,雜物如果吸入正在運(yùn)行的水泵,輕者使其葉輪卡死;重者使其葉輪斷裂,導(dǎo)致電機(jī)燒壞事故的發(fā)生,對排灌站水泵的安全運(yùn)行帶來了種種隱患。為了確保水道的暢通、防洪防汛以及水環(huán)境治理,必須采用格柵(帶有橫豎條的篩子)攔截污物,但是,當(dāng)污物在格柵前堆積到一定數(shù)量后,格柵前后的水位差就會迅速加大,導(dǎo)致水泵抽水困難、功耗增大,同時格柵后的水位快速降低,這時水泵容易抽進(jìn)空氣而使葉輪等部件產(chǎn)生氣蝕,縮短水泵的使用壽命,所以應(yīng)及時清除柵前污物,該站采用的回轉(zhuǎn)式撈污機(jī),可以均勻連續(xù)地從河道里撈取污物,以便于后道工序的擠壓。

    對排灌站的8個并列格柵和4臺水泵進(jìn)行統(tǒng)一管理,實現(xiàn)設(shè)備全工作過程(抽水、清污、輸送、擠壓)的智能化控制,出現(xiàn)故障及時報警停機(jī)并自我診斷,確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn),這是筆者設(shè)計自控系統(tǒng)的思路和初衷。

    排灌設(shè)備主要由4臺水泵、8臺撈污機(jī)、2臺輸送機(jī)(水平和傾斜輸送各1臺)、1臺污物擠壓機(jī)和自控系統(tǒng)組成,濕潤的污物經(jīng)設(shè)備處理后,變成干燥的塊狀垃圾,既可減少該站的污物存放場地(在城市尤為重要),又能增加車輛裝載量,減少運(yùn)輸次數(shù)和節(jié)約運(yùn)輸成本;同時可避免運(yùn)輸途中的拋撒、滴漏所造成的二次污染,有利于環(huán)境保護(hù)。

    2  控制原理

    該自控系統(tǒng)分手動、半自動、全自動間歇和全自動水位差等四種方式,操作人員可根據(jù)需要任選一種,四種控制方式實現(xiàn)互鎖。

    2.1  水泵

    在自動狀態(tài)下,水泵的開停由水位高度決定,當(dāng)超聲波傳感器測得的模擬量相當(dāng)于6m水位時,水泵電機(jī)按順序啟動,開始抽水;當(dāng)模擬量相當(dāng)于4.5m水位時,水泵全部停止抽水。自控系統(tǒng)根據(jù)水量的大小做出判斷,自動選擇開啟水泵的數(shù)量。

    (1)  水泵1工作30分鐘后還未達(dá)到模擬量相對應(yīng)的低水位(說明水量較大),系統(tǒng)自動開啟水泵2

    (2)  水泵12同時工作30分鐘后還未達(dá)到低水位(說明水量很大),系統(tǒng)自動開啟水泵3

    (3)  水泵123同時工作30分鐘后還未達(dá)到低水位(說明水量特大),系統(tǒng)自動開啟水泵4

    (4)  水泵1工作30分鐘后還超過高水位(說明水量特大),系統(tǒng)自動開啟水泵234

    (5)  水泵過載時,熱繼電器將切斷主電路,整套設(shè)備停止工作,同時做出水泵電流過載的聲、光報警。

    2.2  撈污機(jī)

    (1)  格柵前后兩個超聲波測得的模擬量相對應(yīng)的水位之差大于等于300mm時(水泵在開啟狀態(tài),否則就沒有水位差),自控系統(tǒng)通過模擬量比較,按順序啟動撈污電機(jī)開始回轉(zhuǎn)撈取污物。

    (2)  格柵前后水位差小于等于50mm時,撈污機(jī)全部停止工作。

    (3)  撈污機(jī)采用雙重安全保護(hù),撈污機(jī)過載時,熱繼電器或磁性開關(guān)動作,切斷主電路,整套設(shè)備停止工作,并做出撈污機(jī)電流或機(jī)械過載的聲、光報警。

    2.3  輸送機(jī)

    (1)  撈污機(jī)啟動數(shù)秒鐘后,自控系統(tǒng)啟動輸送電機(jī),水平然后再向上傾斜輸送污物。

    (2)  輸送機(jī)過載時,熱繼電器將切斷主電路,設(shè)備停止工作,同時做出輸送機(jī)電流過載的聲、光報警。

    2.4  擠壓機(jī)

    (1)  大推頭動作  箱內(nèi)污物達(dá)到預(yù)定高度(可調(diào),調(diào)節(jié)光電傳感器的垂直角度),2個光電傳感器同時反饋信號,大推頭進(jìn)(水平初壓)。

    (2)  主壓頭動作  大推頭進(jìn)限位開關(guān)動作,主壓頭下(垂直高壓),下壓8秒鐘后,延時15秒鐘進(jìn)行第一次擠壓污水;主壓頭繼續(xù)下(垂直高壓),下限位開關(guān)動作,主壓頭停留15秒鐘進(jìn)行第二次擠壓污水。

    (3)  二循環(huán)或三循環(huán)動作  如果污物擠壓得較松散,可選用“二循環(huán)”或“三循環(huán)”,擠壓機(jī)對污物高壓后,主壓頭和大推頭復(fù)位,再把第二批或第三批污物與第一批一起擠壓。

    (4)  小門動作  保壓15秒鐘后,小門開(放料),同時主壓頭上。

    (5)  小推頭動作  小門開限位和主壓頭上限位開關(guān)同時動作,小推頭進(jìn)將污物推至污物車。

    (6)  復(fù)位動作  小推頭進(jìn)限位開關(guān)動作,數(shù)秒鐘后,小推頭、主壓頭、小門、大推頭按順序復(fù)位。

    (7)  擠壓機(jī)過載時,壓力繼電器或熱繼電器動作,切斷主電路,并做出擠壓機(jī)油壓或電流過載的聲、光報警。

    (8)  液壓站采用雙重油壓安全保護(hù),當(dāng)污物初壓或高壓過程中遇到硬物卡住,壓力繼電器動作,切斷主電路,并做出擠壓機(jī)油壓過載的聲、光報警;若其失靈,則溢流閥動作,避免液壓部件受損。

    2.5  基本動作

    ①水泵開停(抽水)→②回轉(zhuǎn)式撈污機(jī)開停(撈取污物)→③油泵開停(液壓站工作)→④帶式輸送機(jī)開停(輸送污物)→⑤大推頭退、主壓頭上、小門關(guān)、小推頭退(復(fù)位)→⑥大推頭進(jìn)(水平初壓)→⑦主壓頭下(垂直高壓)→⑧小門開(放料)→⑨小推頭進(jìn)(出料至污物車)。

    3  控制對象及任務(wù)

    3.1  控制對象

    采用西門子S7-200 PLC主要控制水泵的4臺電機(jī)、撈污機(jī)的8臺電機(jī)、輸送機(jī)的2臺電機(jī)的開停和液壓站的4個油缸的雙向動作。

    其中包括:

    (1)  控制手動、半自動、全自動間歇和全自動水位差等四種運(yùn)行方式。

    (2)  控制14臺電機(jī)分別完成抽水、撈取污物、輸送污物等動作。

    (3)  控制液壓站電機(jī)完成復(fù)位、水平初壓、垂直高壓、放料、出料等動作。

    (4)  控制設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)安全。即控制各運(yùn)行方式的互鎖保護(hù);控制垂直方向與水平方向動作的互鎖保護(hù);控制水泵、撈污機(jī)、輸送機(jī)和油泵的電流過載保護(hù);控制撈污機(jī)的機(jī)械過載保護(hù);控制液壓站的油壓過載保護(hù)。

    3.2  控制任務(wù)

    (1)  實現(xiàn)手動方式控制,即手動獨(dú)立完成上述9個基本動作。

    (2)  實現(xiàn)半自動方式控制,即自動完成上述基本動作①至動作⑨。

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