正航解決方案-水泵控制

一、 引言

化工廠、電子廠的漂染沖洗液或電鍍沖洗液等工業(yè)廢水為合乎排放要求，必須經(jīng)過分離、沉淀等多級處理，使用污水潛水泵對此工業(yè)污水進(jìn)行提升、匯集、調(diào)節(jié)等處理。PLC因其經(jīng)濟(jì)性、靈活性可靠性而得到廣泛的應(yīng)用，PLC的軟件可以完成以往傳統(tǒng)的接觸器繼電器式控制無法實(shí)現(xiàn)的控制功能，而且程序的編制修改靈活方便。正航電子CN-200系列PLC因結(jié)構(gòu)緊湊，編程簡單方便、指令豐富、功能齊全而得到廣大工程技術(shù)人員的喜愛，廣泛應(yīng)用于各種中小型自動控制系統(tǒng)之中。

二、 系統(tǒng)控制要求

系統(tǒng)要求控制五臺45KW的潛水污水泵輪換工作，并且具有故障自投、互為備用功能，以保證某臺水泵出現(xiàn)故障時，其它水泵能及時投入使用。水泵的起停液位控制器使用浮球控制器5個，分為5級水位控制，每個浮球的高水位作為起泵信號使用，低水位作為停泵信號使用。

三、 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的設(shè)計分為手動及自動控制系統(tǒng)兩部分，手動控制系統(tǒng)作為一種應(yīng)急控制而存在，自動控制系統(tǒng)使用PLC實(shí)現(xiàn)。

1. 自動控制系統(tǒng)設(shè)計思路

為實(shí)現(xiàn)多臺水泵的輪換起停及故障自投功能，一個可行的設(shè)計方法是使用正航電子CN-200系列微型PLC（CPU224）的入表指令（ATT）及先入先出指令（FIFO），將5臺水泵作為一個隊(duì)列，當(dāng)水泵運(yùn)行或故障時出列，水泵故障排除或低水位停止時入列。例如，隊(duì)列中原來水泵的啟動工作順序?yàn)?/span>12345循環(huán)啟動，當(dāng)3#泵故障時出列，水泵的啟動次序?yàn)?/span>1245循環(huán)啟動，當(dāng)3#泵修復(fù)正常后，水泵的工作次序?yàn)?/span>12453循環(huán)啟動，如此類推（如圖1）。因此，我們將正常無故障的水泵作為一個備用泵隊(duì)列，將正在運(yùn)行的水泵作為運(yùn)行泵隊(duì)列，通過隊(duì)列中水泵的出入來實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的循環(huán)啟動功能。

2. 軟件設(shè)計特點(diǎn)

本控制系統(tǒng)中，5臺水泵的熱繼電器故障輸入及5個高水位信號輸入共10個輸入點(diǎn)，5個啟動水泵及一個報警輸出點(diǎn)共6個輸出點(diǎn)，正航電子CN-CPU224具有14個輸入點(diǎn)，10個輸出點(diǎn)，滿足使用要求 。

l 啟動信號：1#~5#高水位脈沖信號，共用信號，水泵啟動時代表水泵的隊(duì)列編號（1#~5#）從備用泵隊(duì)列中出列，同時此編號入運(yùn)行泵隊(duì)列；

l 停止信號：1#~5#低水位脈沖信號，共用信號，此時水泵編號的轉(zhuǎn)移從運(yùn)行泵隊(duì)列移至備用泵隊(duì)列；

l 入列（入先進(jìn)先出隊(duì)列）：當(dāng)高水位脈沖信號到達(dá)時，使用填表指令（ATT）入表

l 出列（出先進(jìn)先出隊(duì)列）：當(dāng)?shù)退幻}沖信號到達(dá)時，使用先進(jìn)先出指令（FIFO）出列

l 故障出列：包括水泵運(yùn)行或停止時出現(xiàn)故障時的出列，故障泵自動退出運(yùn)行，并把下一臺未運(yùn)行的正常泵作為備用泵，隨時等待啟動信號；

l 故障定義：空氣開關(guān)跳閘的輸出信號、電機(jī)熱繼電器過載。

正航PLC具有良好的編程界面，對于編程軟件STEP7-Micro/WIN，各子程序及主程序是在編寫時獨(dú)立分開的，各個子程序可以定義為完成各種單獨(dú)功能的子程序，以主程序調(diào)用各個子程序，各子程序之間可以互為調(diào)用。在本系統(tǒng)設(shè)計中，各子程序的功能定義及分配如下：

SBR0: 初始化子程序

SBR1: 備用泵初始入列處理子程序

SBR2: 故障出入列處理子程序

SBR3: 隊(duì)列移位處理子程序

SBR4: 啟停泵處理子程序

SBR5: 定時輪換處理子程序

軟件編寫時應(yīng)該考慮以下問題：

1） 為防止水面波動引起浮球誤動作，增加延時2S判斷；

2） 浮球故障引起的上下水位信號中有2個或以上信號同時或短時間內(nèi)接通，此時只接收一個信號，同時由PLC輸出報警，以便檢查故障；

3） 因水泵啟動方式為Y△啟動，要求電機(jī)完全啟動（即Y△啟動轉(zhuǎn)換完畢）后第一水泵后才能啟動下一臺水泵，同時，為了減少電機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊，都不允許兩臺泵在短時間內(nèi)相繼啟動，因此，需要對啟動兩臺水泵之間增加一個延時判斷，即如果在接收一個啟泵信號之后的一定時間內(nèi)不能再接收第二個啟泵信號。

4） 水泵的定時輪換工作。

四、 結(jié)束語

本文介紹了多臺電機(jī)的輪換控制的一種實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)由于采用正航電子CN-200PLC實(shí)現(xiàn)多臺電機(jī)的輪換工作及故障自動切換，使水泵工作時間均等，水泵電機(jī)壽命延長。由于該系統(tǒng)設(shè)計合理，自投入運(yùn)行以來一直正常。