韓廣

[摘 要]本論文主要根據(jù)銀盤水電站在投產(chǎn)至今頂蓋排水系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，提出改造方案，并賦予實(shí)施。主要介紹了銀盤水電站頂蓋排水系統(tǒng)的組成，頂蓋排水系統(tǒng)存在的問題，改造方案的工作原理、電氣設(shè)計(jì)，并分析了改造之后頂蓋排水系統(tǒng)的性能與特點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞] 水電站 頂蓋排水 PLC控制 液位開關(guān)

中圖分類號(hào)：TV735文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：

0 概述

重慶大唐國(guó)際武隆水電公司共計(jì)4臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為ZZ-LH-860，總裝機(jī)容量為600MW。頂蓋排水系統(tǒng)由3臺(tái)頂蓋排水泵、自動(dòng)化元件以及控制回路組成。頂蓋排水的水源主要是來自主軸密封供水，其主要作用是為了蝸殼中的水進(jìn)入機(jī)組中以及為了保護(hù)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)不被磨損。主軸密封水排水位于水導(dǎo)下方，一旦排水控制不當(dāng)將造成水導(dǎo)被淹甚至更大的影響，因此主軸密封排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接威脅到機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 存在的缺陷

2011年重慶大唐國(guó)際武隆水電公司四臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，頂蓋排水系統(tǒng)主要由三臺(tái)頂蓋排水泵，由深圳柯普樂公司生產(chǎn)的一套型號(hào)為AFV-40/6/RF-VUUU-L925/14-V44A-10PVC的液位開關(guān)和型號(hào)為MG-AU-VK10-TS-L560/M410/18的液位變送器，控制回路以及上位機(jī)控制程序組成。主要有一下缺陷：

第一、由繼電器組成的控制回路復(fù)雜，造成控制回路的可靠性降低，維護(hù)困難加大。

第二、烏江流域水質(zhì)中含礦物質(zhì)較多，液位開關(guān)是由磁性浮子與套桿組合而成，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定時(shí)間后，套桿上將會(huì)附著鈣化物質(zhì)等粘稠物，導(dǎo)致液位開關(guān)卡死或者動(dòng)作不可靠。

第三、模擬量液位變送器只是上送信號(hào)，沒有參與控制。

綜上所述問題，頂蓋排水控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性急需提高。

2 改造方案

本著經(jīng)濟(jì)效益的考慮，在基本保持原有排水泵能和控制邏輯的前提下，主要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行改造：第一，控制回路簡(jiǎn)化，由原來的繼電器組成的邏輯控制改造為由西門子S7-2OO PLC控制；第二，單一的液位開關(guān)控制，改造成由模擬量控制、液位開關(guān)控制、上位機(jī)直接控制。最終組合成由液位浮子開關(guān)將現(xiàn)地液位信號(hào)送至PLC中，由PLC程序控制三臺(tái)頂蓋排水泵的運(yùn)行方式。這種將現(xiàn)代的傳感器技術(shù)[1]以及可編程控制器[2]綜合利用起來，形成的自動(dòng)控制方式為“無人值守，少人值守”的運(yùn)行方式打下了良好的基礎(chǔ)。

改造方案是基本現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，提出改造方案，從經(jīng)濟(jì)和安全的角度較為全面的論證，說明了本方案的經(jīng)濟(jì)性、可行性、安全性。

3 頂蓋排水的原理

重慶大唐國(guó)際武隆水電公司頂蓋排水控制系統(tǒng)由三臺(tái)頂蓋排水泵和控制回路組成。液位開關(guān)浮子和液位浮子變送器將現(xiàn)場(chǎng)的液位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至PLC中，然后由PLC進(jìn)行處理，控制邏輯圖如圖1所示。

PLC的控制邏輯：當(dāng)啟動(dòng)主泵液位信號(hào)到時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)泵，3臺(tái)泵參與輪換；當(dāng)啟動(dòng)備用泵液位信號(hào)到時(shí)，啟動(dòng)兩臺(tái)泵，3臺(tái)泵參與輪換；當(dāng)啟動(dòng)過高水位到達(dá)時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)三臺(tái)泵。若某一臺(tái)泵或者兩臺(tái)泵故障，則其不參與輪換，這樣就能滿足不同排水量的需求。

4 電氣設(shè)計(jì)

4.1 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)主要包括模擬量控制和開關(guān)量控制，其控制流程圖如2所示。

4.2電氣主回路設(shè)計(jì)

頂蓋排水泵控制系統(tǒng)的主要部分是頂蓋排水泵的一次接線和排水泵，也是屬于被控制的部分。二次回路主要通過控制接觸器來控制頂蓋排水泵的啟停。當(dāng)頂蓋排水泵出現(xiàn)過流現(xiàn)象時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，即頂蓋排水泵故障，從而切除該頂蓋排水泵。

4.3系統(tǒng)工作原理

4.3.1 PLC控制

如圖3所示，頂蓋排水控制系統(tǒng)利用西門子PLC型號(hào)為S7-200 CN，實(shí)現(xiàn)了液位浮子開關(guān)和液位變送器在無故障時(shí)排水泵的切換、啟?？刂埔约肮收蠒r(shí)排水泵的切換、啟?？刂?。

4.3.2 液位變送器控制

1、在上位機(jī)中編寫模擬量控制的啟動(dòng)主泵、上限、過高、停止液位程序，并設(shè)定使能信號(hào)。當(dāng)信號(hào)值為1時(shí)，即啟動(dòng)模擬量控制，液位開關(guān)不再參與控制；當(dāng)信號(hào)值為0時(shí)，退出模擬量控制，液位開關(guān)就會(huì)參與控制。

2、模擬量控制方式與液位開關(guān)控制方式相同，均是通過開關(guān)量信號(hào)進(jìn)入PLC后，進(jìn)行控制排水泵的啟動(dòng)停止輪換等運(yùn)行方式。

4.3.3 上位機(jī)直接控制及手動(dòng)控制

上位機(jī)直接控制是指在上位機(jī)畫面上操作，直接控制頂蓋排水泵的啟停。當(dāng)按下啟動(dòng)頂蓋排水泵按鈕時(shí)，信號(hào)將開出至遠(yuǎn)程IO柜中的繼電器的一個(gè)常開接點(diǎn)，使其閉合通電，啟動(dòng)頂蓋排水泵；當(dāng)按下停止頂蓋排水泵按鈕時(shí)，信號(hào)將開出至遠(yuǎn)程IO柜中的同一個(gè)常開接點(diǎn)，使其斷開，停止該頂蓋排水泵。

手動(dòng)控制即在現(xiàn)地將控制把手切至手動(dòng)，通過手動(dòng)按鈕控制頂蓋排水泵的啟停。

5 系統(tǒng)的特點(diǎn)

通過改造之后，頂蓋排水系統(tǒng)具有了四種運(yùn)行方式：液位開關(guān)控制，模擬量控制，上位機(jī)直接控制，手動(dòng)控制。

首先，雖然增加了兩種控制方式，但是相對(duì)改造之間的控制回路相比，回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，事故的發(fā)生率下降。

其次，由于增加了兩種控制方式，大大提高了頂蓋排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在某一種自動(dòng)化元件出現(xiàn)故障的情況下，另外一種控制方式能夠迅速投入，為設(shè)備維護(hù)提供了充足的時(shí)間和方便。

然后，提高了自動(dòng)化水平。當(dāng)自動(dòng)化元件出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將在最短的時(shí)間內(nèi)將頂蓋排水泵啟動(dòng)，大大減小了事故的發(fā)生率。

最后也是最重要的一點(diǎn)就是與改造之前相比，系統(tǒng)的安全性提高。較之前的液位開關(guān)和手動(dòng)控制方式相比，增加了模擬量控制和上位機(jī)直接控制方式。當(dāng)液位開關(guān)出現(xiàn)發(fā)卡時(shí)，投入模擬量控制方式就能保證正常運(yùn)行；當(dāng)發(fā)現(xiàn)模擬量與液位開關(guān)控制方式均失靈時(shí)，而又不能盡快去現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)頂蓋排水泵的情況下，在上位機(jī)上即可操作將頂蓋排水泵啟動(dòng)；當(dāng)PLC控制器故障時(shí)（由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而燒毀等故障），水位上漲至報(bào)警信號(hào)時(shí)可通過上位機(jī)直接啟動(dòng)頂蓋排水泵，而不需要通過運(yùn)行人員在現(xiàn)場(chǎng)定時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)頂蓋排水泵。所有這些措施都大大提高了該系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，滿足了當(dāng)前“少人值班，無人值守”的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

頂蓋排水系的改造是基于在現(xiàn)有設(shè)備的前提下，盡量的減少改造費(fèi)用提出的改造方案。經(jīng)過實(shí)際的應(yīng)用檢驗(yàn)，頂蓋排水系統(tǒng)的安全性大大提高，排水系統(tǒng)的故障率也大大下降。以上事實(shí)均說明了改造方案的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊青峰 付騫. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 工程技術(shù). 2010： 2～4.

[2] 黨安明，張欽軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M]. 自動(dòng)化、電氣化、儀表、電器. 2011： 205～206.endprint

[摘 要]本論文主要根據(jù)銀盤水電站在投產(chǎn)至今頂蓋排水系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，提出改造方案，并賦予實(shí)施。主要介紹了銀盤水電站頂蓋排水系統(tǒng)的組成，頂蓋排水系統(tǒng)存在的問題，改造方案的工作原理、電氣設(shè)計(jì)，并分析了改造之后頂蓋排水系統(tǒng)的性能與特點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞] 水電站 頂蓋排水 PLC控制 液位開關(guān)

中圖分類號(hào)：TV735文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：

0 概述

重慶大唐國(guó)際武隆水電公司共計(jì)4臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為ZZ-LH-860，總裝機(jī)容量為600MW。頂蓋排水系統(tǒng)由3臺(tái)頂蓋排水泵、自動(dòng)化元件以及控制回路組成。頂蓋排水的水源主要是來自主軸密封供水，其主要作用是為了蝸殼中的水進(jìn)入機(jī)組中以及為了保護(hù)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)不被磨損。主軸密封水排水位于水導(dǎo)下方，一旦排水控制不當(dāng)將造成水導(dǎo)被淹甚至更大的影響，因此主軸密封排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接威脅到機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 存在的缺陷

2011年重慶大唐國(guó)際武隆水電公司四臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，頂蓋排水系統(tǒng)主要由三臺(tái)頂蓋排水泵，由深圳柯普樂公司生產(chǎn)的一套型號(hào)為AFV-40/6/RF-VUUU-L925/14-V44A-10PVC的液位開關(guān)和型號(hào)為MG-AU-VK10-TS-L560/M410/18的液位變送器，控制回路以及上位機(jī)控制程序組成。主要有一下缺陷：

第一、由繼電器組成的控制回路復(fù)雜，造成控制回路的可靠性降低，維護(hù)困難加大。

第二、烏江流域水質(zhì)中含礦物質(zhì)較多，液位開關(guān)是由磁性浮子與套桿組合而成，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定時(shí)間后，套桿上將會(huì)附著鈣化物質(zhì)等粘稠物，導(dǎo)致液位開關(guān)卡死或者動(dòng)作不可靠。

第三、模擬量液位變送器只是上送信號(hào)，沒有參與控制。

綜上所述問題，頂蓋排水控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性急需提高。

2 改造方案

本著經(jīng)濟(jì)效益的考慮，在基本保持原有排水泵能和控制邏輯的前提下，主要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行改造：第一，控制回路簡(jiǎn)化，由原來的繼電器組成的邏輯控制改造為由西門子S7-2OO PLC控制；第二，單一的液位開關(guān)控制，改造成由模擬量控制、液位開關(guān)控制、上位機(jī)直接控制。最終組合成由液位浮子開關(guān)將現(xiàn)地液位信號(hào)送至PLC中，由PLC程序控制三臺(tái)頂蓋排水泵的運(yùn)行方式。這種將現(xiàn)代的傳感器技術(shù)[1]以及可編程控制器[2]綜合利用起來，形成的自動(dòng)控制方式為“無人值守，少人值守”的運(yùn)行方式打下了良好的基礎(chǔ)。

改造方案是基本現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，提出改造方案，從經(jīng)濟(jì)和安全的角度較為全面的論證，說明了本方案的經(jīng)濟(jì)性、可行性、安全性。

3 頂蓋排水的原理

重慶大唐國(guó)際武隆水電公司頂蓋排水控制系統(tǒng)由三臺(tái)頂蓋排水泵和控制回路組成。液位開關(guān)浮子和液位浮子變送器將現(xiàn)場(chǎng)的液位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至PLC中，然后由PLC進(jìn)行處理，控制邏輯圖如圖1所示。

PLC的控制邏輯：當(dāng)啟動(dòng)主泵液位信號(hào)到時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)泵，3臺(tái)泵參與輪換；當(dāng)啟動(dòng)備用泵液位信號(hào)到時(shí)，啟動(dòng)兩臺(tái)泵，3臺(tái)泵參與輪換；當(dāng)啟動(dòng)過高水位到達(dá)時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)三臺(tái)泵。若某一臺(tái)泵或者兩臺(tái)泵故障，則其不參與輪換，這樣就能滿足不同排水量的需求。

4 電氣設(shè)計(jì)

4.1 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)主要包括模擬量控制和開關(guān)量控制，其控制流程圖如2所示。

4.2電氣主回路設(shè)計(jì)

頂蓋排水泵控制系統(tǒng)的主要部分是頂蓋排水泵的一次接線和排水泵，也是屬于被控制的部分。二次回路主要通過控制接觸器來控制頂蓋排水泵的啟停。當(dāng)頂蓋排水泵出現(xiàn)過流現(xiàn)象時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，即頂蓋排水泵故障，從而切除該頂蓋排水泵。

4.3系統(tǒng)工作原理

4.3.1 PLC控制

如圖3所示，頂蓋排水控制系統(tǒng)利用西門子PLC型號(hào)為S7-200 CN，實(shí)現(xiàn)了液位浮子開關(guān)和液位變送器在無故障時(shí)排水泵的切換、啟?？刂埔约肮收蠒r(shí)排水泵的切換、啟停控制。

4.3.2 液位變送器控制

1、在上位機(jī)中編寫模擬量控制的啟動(dòng)主泵、上限、過高、停止液位程序，并設(shè)定使能信號(hào)。當(dāng)信號(hào)值為1時(shí)，即啟動(dòng)模擬量控制，液位開關(guān)不再參與控制；當(dāng)信號(hào)值為0時(shí)，退出模擬量控制，液位開關(guān)就會(huì)參與控制。

2、模擬量控制方式與液位開關(guān)控制方式相同，均是通過開關(guān)量信號(hào)進(jìn)入PLC后，進(jìn)行控制排水泵的啟動(dòng)停止輪換等運(yùn)行方式。

4.3.3 上位機(jī)直接控制及手動(dòng)控制

上位機(jī)直接控制是指在上位機(jī)畫面上操作，直接控制頂蓋排水泵的啟停。當(dāng)按下啟動(dòng)頂蓋排水泵按鈕時(shí)，信號(hào)將開出至遠(yuǎn)程IO柜中的繼電器的一個(gè)常開接點(diǎn)，使其閉合通電，啟動(dòng)頂蓋排水泵；當(dāng)按下停止頂蓋排水泵按鈕時(shí)，信號(hào)將開出至遠(yuǎn)程IO柜中的同一個(gè)常開接點(diǎn)，使其斷開，停止該頂蓋排水泵。

手動(dòng)控制即在現(xiàn)地將控制把手切至手動(dòng)，通過手動(dòng)按鈕控制頂蓋排水泵的啟停。

5 系統(tǒng)的特點(diǎn)

通過改造之后，頂蓋排水系統(tǒng)具有了四種運(yùn)行方式：液位開關(guān)控制，模擬量控制，上位機(jī)直接控制，手動(dòng)控制。

首先，雖然增加了兩種控制方式，但是相對(duì)改造之間的控制回路相比，回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，事故的發(fā)生率下降。

其次，由于增加了兩種控制方式，大大提高了頂蓋排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在某一種自動(dòng)化元件出現(xiàn)故障的情況下，另外一種控制方式能夠迅速投入，為設(shè)備維護(hù)提供了充足的時(shí)間和方便。

然后，提高了自動(dòng)化水平。當(dāng)自動(dòng)化元件出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將在最短的時(shí)間內(nèi)將頂蓋排水泵啟動(dòng)，大大減小了事故的發(fā)生率。

最后也是最重要的一點(diǎn)就是與改造之前相比，系統(tǒng)的安全性提高。較之前的液位開關(guān)和手動(dòng)控制方式相比，增加了模擬量控制和上位機(jī)直接控制方式。當(dāng)液位開關(guān)出現(xiàn)發(fā)卡時(shí)，投入模擬量控制方式就能保證正常運(yùn)行；當(dāng)發(fā)現(xiàn)模擬量與液位開關(guān)控制方式均失靈時(shí)，而又不能盡快去現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)頂蓋排水泵的情況下，在上位機(jī)上即可操作將頂蓋排水泵啟動(dòng)；當(dāng)PLC控制器故障時(shí)（由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而燒毀等故障），水位上漲至報(bào)警信號(hào)時(shí)可通過上位機(jī)直接啟動(dòng)頂蓋排水泵，而不需要通過運(yùn)行人員在現(xiàn)場(chǎng)定時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)頂蓋排水泵。所有這些措施都大大提高了該系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，滿足了當(dāng)前“少人值班，無人值守”的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

頂蓋排水系的改造是基于在現(xiàn)有設(shè)備的前提下，盡量的減少改造費(fèi)用提出的改造方案。經(jīng)過實(shí)際的應(yīng)用檢驗(yàn)，頂蓋排水系統(tǒng)的安全性大大提高，排水系統(tǒng)的故障率也大大下降。以上事實(shí)均說明了改造方案的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊青峰 付騫. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 工程技術(shù). 2010： 2～4.

[2] 黨安明，張欽軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M]. 自動(dòng)化、電氣化、儀表、電器. 2011： 205～206.endprint

[摘 要]本論文主要根據(jù)銀盤水電站在投產(chǎn)至今頂蓋排水系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，提出改造方案，并賦予實(shí)施。主要介紹了銀盤水電站頂蓋排水系統(tǒng)的組成，頂蓋排水系統(tǒng)存在的問題，改造方案的工作原理、電氣設(shè)計(jì)，并分析了改造之后頂蓋排水系統(tǒng)的性能與特點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞] 水電站 頂蓋排水 PLC控制 液位開關(guān)

中圖分類號(hào)：TV735文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：

0 概述

重慶大唐國(guó)際武隆水電公司共計(jì)4臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為ZZ-LH-860，總裝機(jī)容量為600MW。頂蓋排水系統(tǒng)由3臺(tái)頂蓋排水泵、自動(dòng)化元件以及控制回路組成。頂蓋排水的水源主要是來自主軸密封供水，其主要作用是為了蝸殼中的水進(jìn)入機(jī)組中以及為了保護(hù)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)不被磨損。主軸密封水排水位于水導(dǎo)下方，一旦排水控制不當(dāng)將造成水導(dǎo)被淹甚至更大的影響，因此主軸密封排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接威脅到機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 存在的缺陷

2011年重慶大唐國(guó)際武隆水電公司四臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，頂蓋排水系統(tǒng)主要由三臺(tái)頂蓋排水泵，由深圳柯普樂公司生產(chǎn)的一套型號(hào)為AFV-40/6/RF-VUUU-L925/14-V44A-10PVC的液位開關(guān)和型號(hào)為MG-AU-VK10-TS-L560/M410/18的液位變送器，控制回路以及上位機(jī)控制程序組成。主要有一下缺陷：

第一、由繼電器組成的控制回路復(fù)雜，造成控制回路的可靠性降低，維護(hù)困難加大。

第二、烏江流域水質(zhì)中含礦物質(zhì)較多，液位開關(guān)是由磁性浮子與套桿組合而成，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定時(shí)間后，套桿上將會(huì)附著鈣化物質(zhì)等粘稠物，導(dǎo)致液位開關(guān)卡死或者動(dòng)作不可靠。

第三、模擬量液位變送器只是上送信號(hào)，沒有參與控制。

綜上所述問題，頂蓋排水控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性急需提高。

2 改造方案

本著經(jīng)濟(jì)效益的考慮，在基本保持原有排水泵能和控制邏輯的前提下，主要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行改造：第一，控制回路簡(jiǎn)化，由原來的繼電器組成的邏輯控制改造為由西門子S7-2OO PLC控制；第二，單一的液位開關(guān)控制，改造成由模擬量控制、液位開關(guān)控制、上位機(jī)直接控制。最終組合成由液位浮子開關(guān)將現(xiàn)地液位信號(hào)送至PLC中，由PLC程序控制三臺(tái)頂蓋排水泵的運(yùn)行方式。這種將現(xiàn)代的傳感器技術(shù)[1]以及可編程控制器[2]綜合利用起來，形成的自動(dòng)控制方式為“無人值守，少人值守”的運(yùn)行方式打下了良好的基礎(chǔ)。

改造方案是基本現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，提出改造方案，從經(jīng)濟(jì)和安全的角度較為全面的論證，說明了本方案的經(jīng)濟(jì)性、可行性、安全性。

3 頂蓋排水的原理

重慶大唐國(guó)際武隆水電公司頂蓋排水控制系統(tǒng)由三臺(tái)頂蓋排水泵和控制回路組成。液位開關(guān)浮子和液位浮子變送器將現(xiàn)場(chǎng)的液位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至PLC中，然后由PLC進(jìn)行處理，控制邏輯圖如圖1所示。

PLC的控制邏輯：當(dāng)啟動(dòng)主泵液位信號(hào)到時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)泵，3臺(tái)泵參與輪換；當(dāng)啟動(dòng)備用泵液位信號(hào)到時(shí)，啟動(dòng)兩臺(tái)泵，3臺(tái)泵參與輪換；當(dāng)啟動(dòng)過高水位到達(dá)時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)三臺(tái)泵。若某一臺(tái)泵或者兩臺(tái)泵故障，則其不參與輪換，這樣就能滿足不同排水量的需求。

4 電氣設(shè)計(jì)

4.1 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)主要包括模擬量控制和開關(guān)量控制，其控制流程圖如2所示。

4.2電氣主回路設(shè)計(jì)

頂蓋排水泵控制系統(tǒng)的主要部分是頂蓋排水泵的一次接線和排水泵，也是屬于被控制的部分。二次回路主要通過控制接觸器來控制頂蓋排水泵的啟停。當(dāng)頂蓋排水泵出現(xiàn)過流現(xiàn)象時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，即頂蓋排水泵故障，從而切除該頂蓋排水泵。

4.3系統(tǒng)工作原理

4.3.1 PLC控制

如圖3所示，頂蓋排水控制系統(tǒng)利用西門子PLC型號(hào)為S7-200 CN，實(shí)現(xiàn)了液位浮子開關(guān)和液位變送器在無故障時(shí)排水泵的切換、啟?？刂埔约肮收蠒r(shí)排水泵的切換、啟?？刂?。

4.3.2 液位變送器控制

1、在上位機(jī)中編寫模擬量控制的啟動(dòng)主泵、上限、過高、停止液位程序，并設(shè)定使能信號(hào)。當(dāng)信號(hào)值為1時(shí)，即啟動(dòng)模擬量控制，液位開關(guān)不再參與控制；當(dāng)信號(hào)值為0時(shí)，退出模擬量控制，液位開關(guān)就會(huì)參與控制。

2、模擬量控制方式與液位開關(guān)控制方式相同，均是通過開關(guān)量信號(hào)進(jìn)入PLC后，進(jìn)行控制排水泵的啟動(dòng)停止輪換等運(yùn)行方式。

4.3.3 上位機(jī)直接控制及手動(dòng)控制

上位機(jī)直接控制是指在上位機(jī)畫面上操作，直接控制頂蓋排水泵的啟停。當(dāng)按下啟動(dòng)頂蓋排水泵按鈕時(shí)，信號(hào)將開出至遠(yuǎn)程IO柜中的繼電器的一個(gè)常開接點(diǎn)，使其閉合通電，啟動(dòng)頂蓋排水泵；當(dāng)按下停止頂蓋排水泵按鈕時(shí)，信號(hào)將開出至遠(yuǎn)程IO柜中的同一個(gè)常開接點(diǎn)，使其斷開，停止該頂蓋排水泵。

手動(dòng)控制即在現(xiàn)地將控制把手切至手動(dòng)，通過手動(dòng)按鈕控制頂蓋排水泵的啟停。

5 系統(tǒng)的特點(diǎn)

通過改造之后，頂蓋排水系統(tǒng)具有了四種運(yùn)行方式：液位開關(guān)控制，模擬量控制，上位機(jī)直接控制，手動(dòng)控制。

首先，雖然增加了兩種控制方式，但是相對(duì)改造之間的控制回路相比，回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，事故的發(fā)生率下降。

其次，由于增加了兩種控制方式，大大提高了頂蓋排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在某一種自動(dòng)化元件出現(xiàn)故障的情況下，另外一種控制方式能夠迅速投入，為設(shè)備維護(hù)提供了充足的時(shí)間和方便。

然后，提高了自動(dòng)化水平。當(dāng)自動(dòng)化元件出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將在最短的時(shí)間內(nèi)將頂蓋排水泵啟動(dòng)，大大減小了事故的發(fā)生率。

最后也是最重要的一點(diǎn)就是與改造之前相比，系統(tǒng)的安全性提高。較之前的液位開關(guān)和手動(dòng)控制方式相比，增加了模擬量控制和上位機(jī)直接控制方式。當(dāng)液位開關(guān)出現(xiàn)發(fā)卡時(shí)，投入模擬量控制方式就能保證正常運(yùn)行；當(dāng)發(fā)現(xiàn)模擬量與液位開關(guān)控制方式均失靈時(shí)，而又不能盡快去現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)頂蓋排水泵的情況下，在上位機(jī)上即可操作將頂蓋排水泵啟動(dòng)；當(dāng)PLC控制器故障時(shí)（由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而燒毀等故障），水位上漲至報(bào)警信號(hào)時(shí)可通過上位機(jī)直接啟動(dòng)頂蓋排水泵，而不需要通過運(yùn)行人員在現(xiàn)場(chǎng)定時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)頂蓋排水泵。所有這些措施都大大提高了該系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，滿足了當(dāng)前“少人值班，無人值守”的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

頂蓋排水系的改造是基于在現(xiàn)有設(shè)備的前提下，盡量的減少改造費(fèi)用提出的改造方案。經(jīng)過實(shí)際的應(yīng)用檢驗(yàn)，頂蓋排水系統(tǒng)的安全性大大提高，排水系統(tǒng)的故障率也大大下降。以上事實(shí)均說明了改造方案的科學(xué)性。

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