潘建森:江蘇省通用機(jī)電研究所
潘建森(1957-)
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
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
(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1、2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1、2、3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2、3、4。
(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
(2) 格柵前后水位差小于等于
(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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