基于PLC的污水泵站自动控制系统.pdf

经 验 交 流 T ec h nica I Com r n uN i c a t ion s 自动化技术与应 用 2 0 1 0年第 2 9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2 2 3 0 0 2 摘要 本 义介绍 了一种基于 P I C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 ，P LC的梯形 图程序流程 。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 起到_r 三台水泵 瓦为备 效果。 关键词 P L C； 采站 ； 梯形图程序 中图分类号 T M5 7 1 ． 6 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 0 0 5 0 1 1 5 0 3 Au t o ma t i c Wa s t e wa t e r Pu mp I n g St a t i o n Co n t r o l S y s t e m B a s e d - o n PL C WA NGMi n u n T e c h n i c a l a n d E n g i n e e r i n g De p a r t me n t o f Hu ma n T o n g f ang Wa t e r C o ． L t d ． Hu man 2 2 3 0 0 2 C h i n a Abs t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s a wa s t e wa t e r p u mp i n g s t a t i o n c o n t r o l s y s t e m b a s e d o n P LC Ha r d wa r e c o n f i g u r a t i o n a n d P LC l a d d e r p r o g r a m i s g i v e n． Th e d e s i g n i s r e a s o n a b e ． No p u mp i s fix e d i n s t a n d b y mo o d i n t h i s c o n t r o l s y s t e m． Ke y wo r d s p r o g r a mma b l e l o g i c c o n t r o l l e r ； p u mp i n g s t a t i o n ； l a d d e r p r o g r a m 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 P LC， 由P LC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PL C， 到预先设置好的水位后自动开 ／ 停污水泵⋯。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 0 0 9 1 2 0 7 出了电气控制线路 见图 1 ， P L C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 l 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 。 S O ， S 1 ， S 2 ， S 3为水位开关， 当浸入水中时为 O N， 无 水时为 OF F状态 ． ， S O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， S3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 S 1 时， 启动一台水泵运行 ， 水位到达 S 2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 S O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 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 0 年 第2 9 卷 第5 期 经 验 交 流 T e c hn i c a l Co m mun i c a t ion s 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 停 图 1 水泵电气控制原理图 图 1中， sA 为水泵运行方式选择开关 ， 可在手动、 P LC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 S A 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 P L C选用德国西门子 2 0 0系列 S 7 2 2 4 ， 西门子是国际知名的跨国公司， 其P LC产品是国际 上主流产品， 2 0 0系列 P L C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【 2 l 。 P L C 控制器 1 ／ O分配 输入 I 说明 1 0． 0 1 0． 1 1 0． 2 1 0． 3 1 0． 4 1 0． 5 1 0． 6 输出 Qo ． 0 qo ． 1 Qo． 2 S O ， 停泵水位 S l ， 启动一台水泵水位 S 2 ， 启动两台水泵水位 S 3 ，超高报警水位，三台泵运行 S A， 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 KI 控制继 电器 K2 控制继 电器 K3 4 P L C程序流程 见 图 2 根据控制要求， 水位到S 1时启动一台水泵运行， 水 位到 S 2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 S 0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f 引。 现分 析如 下 图 2 P L C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S M0 ． 1 将M0 ． 0置位， 为 自动运行做准备， 当S A 在自动位置 i o ． 4接通 ， 且水位超过S l 时， 如按动自动启 动按钮则 1 0 ． 5接通， M0 ． 0复位为零 ， M0． 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 s 2 ， 则 M0 ． 1 复位为零， M0 ． 2 置位， 继电器K1 ， K2 得电， 龋雌 黼 l昆 新 新 猢 一 畸 _巾 冀 经 验 交 流 Te c h ni c a I Co m mun i c a t i o ns 自动化技 术与应用 2 01 0年第 2 9卷第 5期 第一， 二台水泵投人运行 ， 如水位超过了报警水位 S 3 ， 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， Kl 运行一段时间后， 水位下降到停 泵水位， S 0为OF F， 则其反状态为 1 ， M0 ． 1 复位， M0 ． 5 激 活， Kl 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S l 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S 3 ， 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 l 0秒 ， 从 M0 ． 2到 M0 ． 3也有一个延时接通计时器 ， 延时也是 l 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 S 2， S 3的话， 二台， 三台水泵会同时 起动运 行 。 5 S 7 2 0 0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 ， K 1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 M2． 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 S 7 2 0 0 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 7 2 0 0模拟器上进行了模拟， 完全达到互为备用要求。 参考文献 f 1 ]黎一强． P L C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， 2 0 0 8 ， 2 7 8 1 2 3 -1 2 5 ． [ 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， 2 0 0 3 ． 8 ． [ 3 】廖常初． P L C编程及应用【 M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 3． 作者简介 王明军 1 9 6 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 。