潘梁偉 舒效偉 祁 星 劉明威

（1.河南開(kāi)元空分集團(tuán)有限公司，河南 開(kāi)封 475004；2.河南天方藥業(yè)有限公司，河南 駐馬店 463000）

根據(jù)中小型水電廠滲漏排水裝置自動(dòng)控制過(guò)程的特點(diǎn)和要求，結(jié)合“無(wú)人值班，少人值守”水電廠遠(yuǎn)程通信的要求，論述了其常規(guī)設(shè)計(jì)制約整個(gè)水電廠的生產(chǎn)與調(diào)度的缺陷，提出了采用PLC構(gòu)成的控制方案，并以某水電廠滲漏排水控制系統(tǒng)為例，重點(diǎn)探討了其工作原理、硬件及軟件結(jié)構(gòu)。

1 設(shè)計(jì)原則

PLC叫可編程控制器，是一種帶有指令存儲(chǔ)器，數(shù)字或模擬輸入/輸出接口，以位運(yùn)算為主，能夠完成邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置。

PLC控制電路相對(duì)于電氣控制電路的優(yōu)點(diǎn)：

①?gòu)目刂品绞缴峡矗弘娖骺刂朴步泳€，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能很是困難；而PLC 軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能［1］。

②從工作方式上看：電器控制并行工作，而PLC串行工作，不受制約。

③從控制速度上看：電器控制速度慢，觸點(diǎn)易抖動(dòng)；而PLC 通過(guò)半導(dǎo)體來(lái)控制，速度很快，無(wú)觸點(diǎn)，因而無(wú)抖動(dòng)。

④從定時(shí)、記數(shù)看：電器控制定時(shí)精度不高，容易受環(huán)境溫度變化影響，且無(wú)記數(shù)功能；PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬；有記數(shù)功能［1］。

⑤從可靠、維護(hù)看：電器控制觸點(diǎn)多，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和電弧燒傷，接線也多，可靠、維護(hù)性能差；PLC 無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便［2］。

⑥由專(zhuān)業(yè)大公司精心設(shè)計(jì)的硬件和軟件系統(tǒng)，功能強(qiáng)大、可靠性好。

⑦編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，即使是不熟悉電腦的工程師也可以用它開(kāi)發(fā)復(fù)雜的控制系統(tǒng)。

⑧抗干擾能力強(qiáng)，適用于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制場(chǎng)合。

⑨有豐富的擴(kuò)展模塊和聯(lián)網(wǎng)能力，可以做成大型復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)。

2 控制對(duì)象及測(cè)控點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

2.1 控制對(duì)象主要包括：潛水泵多臺(tái)、液位開(kāi)關(guān)、潤(rùn)滑油電磁閥、潤(rùn)滑油流量指示信號(hào)器、水泵出口流量指示信號(hào)器、深水井水面液位傳感器等。

2.2 測(cè)控點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表1 排水控制系統(tǒng)測(cè)控點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

3 控制系統(tǒng)功能

控制系統(tǒng)具有如下功能：

第一，控制方式設(shè)置，在操作臺(tái)上對(duì)2臺(tái)潛水泵分別設(shè)有“智能、人工、停止”控制方式萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，三種方式各自獨(dú)立運(yùn)行，相互沒(méi)有影響。

第二，通過(guò)液位傳感器檢測(cè)到的液位高低和實(shí)際情況來(lái)自動(dòng)控制潛水泵的啟停。

第三，潛水泵的工作方式可以智能地、循環(huán)往復(fù)地切換。

第四，在操作臺(tái)和中控制設(shè)置完整的信號(hào)指示。

第五，在操作臺(tái)上設(shè)置靈敏的聲光警報(bào)系統(tǒng)。

第六，操作臺(tái)與中控室，設(shè)備與操作臺(tái)，設(shè)備與中控室通過(guò)MODBUS PLUS（MB+）進(jìn)行通訊。

4 控制過(guò)程

4.1 人工維護(hù)和保養(yǎng)：萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)手柄打向人工位時(shí)，萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)1 接通，通過(guò)按鈕1、按鈕2 人工切斷/開(kāi)啟電動(dòng)閥門(mén)，通過(guò)按鈕3、按鈕4人工切斷/開(kāi)啟潛水泵，以便于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和保養(yǎng)。

4.2 智能控制潛水泵：萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)手柄打向智能時(shí)，萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接點(diǎn)2 接通，這時(shí)即可智能開(kāi)啟、切斷潛水泵。

4.3 差壓變送器智能控制潛水泵：萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)手柄打向空位時(shí)，若潛水泵進(jìn)、出水口的差壓高于差壓變送器設(shè)定值時(shí)，潛水泵自動(dòng)運(yùn)行工作，直到進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力小于差壓控制器設(shè)定值時(shí)，潛水泵自動(dòng)停止。

4.4 差壓過(guò)高停車(chē)：潛水泵進(jìn)、出水口內(nèi)部的雜質(zhì)導(dǎo)致濾膜堵死，潛水泵的進(jìn)、出水口的差壓值過(guò)高，在進(jìn)行相應(yīng)的操作后，潛水泵進(jìn)、出口差壓仍然無(wú)法下降，差壓變送器內(nèi)的微型動(dòng)作開(kāi)關(guān)長(zhǎng)時(shí)間保持（8～10min），需要立即停車(chē)，并發(fā)出聲光警報(bào)。

4.5 計(jì)數(shù)功能：每次潛水泵起動(dòng)、停止后都要有記錄，因此需要記錄除雜排污次數(shù)（5位）。

4.6 其他必要的電氣聯(lián)鎖與保護(hù)，受控對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)顯示等。

5 結(jié)語(yǔ)

如水力發(fā)電廠采用以上設(shè)計(jì)有以下優(yōu)勢(shì)：以西門(mén)子的S200系列PLC替代原來(lái)的中間繼電器控制，通過(guò)西門(mén)子S200的內(nèi)置軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，以完成不同工作方式對(duì)排污作業(yè)的不同要求；采用新型的多晶硅固態(tài)軟啟動(dòng)器取代水阻柜，減少電機(jī)啟動(dòng)瞬間的啟動(dòng)電流過(guò)大沖擊電網(wǎng)的危險(xiǎn)；采用最新型的液位計(jì)等先進(jìn)設(shè)備，同時(shí)在深水井液位檢測(cè)環(huán)節(jié)采用了液位浮子開(kāi)關(guān)來(lái)智能化控制深水井潛水泵的啟動(dòng)和停止，提高了液位測(cè)量環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；該設(shè)計(jì)可靠性高、控制能力強(qiáng)、使用編程方便。

［1］邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2000.

［2］宋宗仁.可編程控制器及其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［M］.北京：人