PLC在入塘泵站监控系统中的应用.pdf

第4 期 2 0 1 0年1 0 月 水 利 信 息 化 。肠 t e r Re s o u r c e s I n f o r ma fi z a t i o n NO． 4 Oe t ． ． 2 0 1 0 P L C在入塘泵站监控系统中的应用 卢少同，岳向宽，李志芹，庞向杨 天津市引滦 工程尔王庄管理处，天津3 0 1 8 0 2 摘要为提高泵站的综合 自动化管理水平，入塘泵站进行了计算机监控系统改造，其中下位机部分通过 P L c 控 制来实现。着重阐述了P L C 控制的实现过程，装置的硬件简介，泵站 P L C采集的主要信息，对提高泵站 自动化运行 -- -r 靠性和稳定性十分有效，在泵站进行自动化改造时值得借鉴和参考。 关键词P L C ；泵站；计算机；监控系统 中图分类号T V 6 7 5 文献标识码B 文章编号1 6 7 4 9 4 0 5 2 0 1 0 0 4 0 0 4 2 0 3 0 引言 随着计 算机工 业控制 技术 的不断 发展 ，计算机 监控技术 日趋完善 ，P L C 程序逻辑控制 工业控制 系统 为各式各 样 的 自动化控 制设备提 供 了非 常可靠 的控制应用，其主要原因在于它能够为 自动化控制 应用提 供安全 可靠和 比较完 善的解决 方案 。基 于泵 站的 自动控 制及 其逻辑顺序 控制 的特殊性 ，2 0世纪 9 0年代初期 P L C开始在 电力泵站中逐渐使用 【 1 】 。 入塘泵站始建于 1 9 8 3年，是天津市引滦入津 工程 明渠 输水系 统的一座 重要提 水泵站 ，担 负着 塘 沽区工业及 人 民的生活供 水任 务 。入塘 泵站设计 扬 程 3 9 m，2 4万 ／ d ，安装 6台 2 4 S A P - 1 0 J 离心泵， 总装机容量 2 4 0 0k W，配 6台 4 0 0 k W 异步 电动机。 入 塘泵站早 期 的机 组控制 系统完全 采用 电磁继 电器 方 式 ，安全 性和稳 定性低 ，抗干扰 能力 差，设备 、 事故故障率高 口 】 ；辅机系统的真空系统、机旁箱， 以及排风、蝶阀控制、排水 、直流等系统完全采用 人 工操作 ；主控室 操作 台的设备大 部分 已经弃用 ， 已经失去控制 台的作用 。2 0 0 6 2 0 0 7年初 ，入塘泵 站 完成 了 6台机组 及公用 系统 的计 算机监控 系统 安 装调试。入塘泵站计算机控制系统采用了德国的主 机及 配套现 地单元 、通讯 系统 ，明显提高 了泵站综 合 自动化管理水平。其中，计算机监控系统的下位 机部分通过 P L C控制来实现，P L C控制在计算机监 控系统中起 到至关重要的作用。 1 P L G控制的特 点 口 1 P L C采用微电脑技术 大规模集成 电路取 代 以往靠 硬导线 布线 的逻 辑控制 器 ，具有 成本低 ， 功耗 、体积小，重量轻等特点 ； 2 接 口简单快捷、工作量小、适应环境能力 强 、故障率 低 、可靠性好 、抗 电器 干扰 能力强 ，维 护方便 ； 3 P L C采用扫描式 的工作方式 ，特别适合于逻 辑控制要求较 高的顺序控制。 2 P L G控制在入塘泵站的实现过程 顺序控制是指生产设备及过程 ，根据工艺要求按 照逻辑 运算 、顺序操 作 、定 时和计数 等规则通 过预 先编制 的程序 ，在现场 输入信 号 包 括开关量 、模 拟量的作用下，执行机构按预定程序动作，实现以 开关量为主的自动控制 】 。入塘泵站 P L C的设计安 装就是 根据这 一原则来 实现 的。其输入 主要是 靠按 钮、行程开关、限位 开关 、动断触 点等开关量为主的 控制信 号；输 出为继电器 、电磁阀等驱动元件 。传统 的顺序控制是由继电器控制屏来实现的，由于设备体 积大，功耗高，动作速度缓慢，接线复杂，通用性灵 活性差，维护工作量大，故障率高，可靠性差，且没 有计算和存储功能 】 。 入塘泵站机组设备状态量的读取收集，采用 F O 收稿 日期2 0 1 0 0 7 2 7 作者简介卢少 同 1 9 7 5 一，男，天津人 ， 工程师，从事泵站管理工作。 第 4 期 卢少 同等 P I _ C在入塘泵站监控 系统 中的应用 4 3 点直接采 集与经通 讯采 集高压 电路 的遥 测 、遥 信 的 方 式来 实现 。对 于主开机 、停机 的控 制采用通 讯 的 方 式给高 压开关综 合保护 系统遥 控信 号来实现 ；中 间逻辑过程则通过编程实现 。 2 ． 1 入塘泵站机组的顺序控制 入塘 泵站 的 自动操 作包 括水泵 机组 、机组 辅助 设 备的调整 和对全 泵站 的公用设 备进行 的 自动 化控 制 ，这类 控 制 在 自动控 制 范 畴 内属 于顺 序 控 制 系 统 ，每个顺序 控制 都按照 生产流程 的要求 及生产 设 备的特 点设定 【 6 】 。顺序控制如 图 1 所示。 图 1 顺序控制流程图 2 ． 2 操作对象的操作 2 ． 2 ． 1 机组 自动操作 要求以 1 个脉冲 自动按预定的顺序完成操作 ， 包括机 组 的 自动开机和 停机 流程等 ，其操 作对象 包 括主机及辅机设备 【 。 辅机设备，排水泵控制操作独立完成，只要程 序 扫描 到积水池 水位达 到设定 水位则 自动发 出开机 信 号 ，排水 泵启 动排水 。真空 泵与主机 开机系 统联 动 ，只要操 作站发 出开主 机命令 ，且开 机条件 满足 则控 制系统 首先开 启真空泵 ，在 开机结 束后 ，系统 给 出停止命令则真空泵停机。 主机设备 高压开关的控制，当程序扫描到 操作人 员发 出的开机 命令后 ，系统判 断辅机 状态 、 蝶 阀状 态、小 车位置 、开关状 态等条 件 ，如 果满足 条件，系统启动真空泵，待真空形成后系统发出合 高压开关命令并经过一定的延 时发 出开蝶 阀的命 令，并停真空泵。开机完成。 2 ． 2 ． 2 公用设备 的操作 公用设 备包括 直流 、高压 、低 压 、真 空 、给 水 和排水 、换风 、室 内降温 及通信 等系统 】 。控制 系 统对部 分设备 只进行 监视 、遥测 其状态 ，不对其 控 制 如 直流 、低压系 统 ；对部 分设备控 制系统 在 每 个扫 描周期 内对其 单独控 制 如排水 、换风 降温 系统；对部分设备控制与开停主机一起进行控制 如真空 、高压、通讯等系统 。 2 ． 2 ． 3 全泵站性的操作 全泵 站性 的操作 包括通 讯 系统 、机 组 开关、 电 容器开关、刀闸设备等操作 。 对以上这些 自动操作的总体要求是运行安全可 靠、维护方便、清 晰明了、经济合理。 3 入塘泵站 P L C的配置 入 塘 泵 站 现 地 控 制 层 由 4套 L CU 组 成 ， 每 套 L C U的 P L C采用 Mo d i c o n T S X P r e mi u m 5 7系列 产 品 ，系 统配置 为双机 热备 。其 中 2 ～4 工作站 分 别 负责 6台水 泵机组 的信 号采集及命 令输 出，l 撑工 作站 负责辅机 系统的信 号采 集及命令 输出 。L C U与 工作 站直接通 过通讯模 块 以 P R 0F I B uS DP总线进 行通讯 。C P U 与上位机 则应用 以太 网通讯 。网络通 讯采用高性能的交换机，L C U和工作站之间用光纤 连接，抗干扰 能力强 。 一 套 完整的 P L C主要 由电源、C P U、开入／ 开出 I ／ O 模 拟量输入 、A／ O模拟量 输入、通讯等 5 个 模块构成 。其 中电源模块 向 P L C提供直流 2 4v工作 电源 C P U 是微 型处 理器 P L C的核心部位 I ／ O 模块 是指外 围回路 向 P L C 输 入高 电平 或低 电平 和 P L C向外 围回路输 出高 电平 或低 电平 ；A ／ O 模块是将外围设备输入的电信号转换成数字信号， 以供 P L C进行计算、判断、比较和传输；通讯模块 通 过 以太 网与上位 机工作 站进行通 讯 。P L C基本 模 块如 图 2所示 。 4 入塘泵站 P L C采集的主要信息 系统 的 I ／ O信 号，按 L C U归类 ，数据类 型主要 为开关量和模拟量 ，主要列 出以下信号 1 46 机组模拟量输入 供水压力 、线圈温度、 铁心温度、承温度，蝶阀开度、流量。 l ～6 机组开关量输入阀门开闭，电磁 阀开 水 利 信 息 化 2 0 1 0 ， 4 蓑 l I开 出 l I P T O 0 输 出 模 块 l I 模 块 l l 一 图 2 P L C基本模块配置图 闭，真空开 关位置 ，开关合 分 ，真 空开关 、排 水开 关、真空完成 ，风机正常。 1 ～6 群机组开关量输 出合主开关，跳主开关 ， 真 空 电磁 阀开、关 ，排 水泵 开关 ，真 空泵开 关，风 机开关 ，电动蝶 阀开关 。 公共 辅机模拟量输入前池水位，电机柜电 压、电流，低压柜电压、电流，真空装置真空度。 6 k V系统 数据 定 子 电压 、电流 ，有功 功率 ， 无功功 率 ，功率 因素 ，手车工 作 、试验 位置 ，断路 器合 闸 、分 闸位置 ，有 功 电度 ，I 段 、I I 段 母线 电 流，电机保护 过流、过压、过负荷、励磁消失等 保 护 ，6 k V 线 路保 护 速 断 、过 流 和过 负荷 保 护 ，定值输入 。 5 结语 入塘 泵站 自动化 改造 ，采用 了 P L C控制 ，不仅 提高了设备监控的可靠性，而且对设备的检修维护 都十分 方便快捷 ，无 需将机 组及 附属设 备退 出运行 即可解 决，大大提 高 了工作效率 ，明显提 高 了泵站 的综合 自动化管理水平 。 参考文献 [ 1 】张风珊． 电器控制及可编程序控制器[ M】 ． 北京中国轻 工业出版社，1 9 9 9 ． [ 2 】 李坚． 变电运行及生产管理技术问答[ M】 ． 北京中国电 力 出版社，2 0 0 8 8 8 1 2 0 ． 【 3 】 储云峰． 施耐德电气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 7 1 1 0 - 1 8 9 ． [ 4 ] 浙江大学 华北水利 电力学院． 电工学及 电气设备[ M】 ． 北 京水利 出版社 ，1 9 8 0 2 5 ． 1 1 2 ． [ 5 】 张仁 田，张平 易． 泵试验理论及 方法[ M】 ． 江苏工学 院排 灌机械研究所 ，1 9 8 1 9 4 - 1 2 3 ． 【 6 】 严煦世，范瑾初． 给水工程[ M】 ． 3 版． 北京中国建筑工 业 出版 社，1 9 9 9 1 0 1 5 ． [ 7 】 哈尔滨建筑工程学院． 排水工程[ M】 ． 2 版． 北京中国建 筑 工业 出版社 ，1 9 9 9 1 5 0 - 1 7 2 ． 【 8 】 陈道舜． 电机学[ I ． 北京水利电力出版社，1 9 8 7 5 - 1 5 ． [ 9 】 丘传忻． 泵站工程【 M】 ． 武汉武汉大学出版社，2 0 0 1 1 9 9 9 ． [ 1 0 】 沙毅，闻建龙． 泵与风机[ M】 ． 合肥中国科学技术大学 出版 社 ，2 0 0 5 8 0 - 1 3 2 ． Ap p l i c a t i o n o f PLC i n M o n i t o r i n g a n d Co n t r o l l i n g S y s t e m a t Ru t a n g Pu mp i n g S t a t i o n LU S h a o t o n g ， YUE Xi a n g k u a n ， LI Zh i q i n ， P ANG Xi a n g y a n g E r wa n g z h u a n g A d mi n i s t r a t i o n O ffic e o f P r o j e c t o f Wa t e r D i v e r s i o n f r o m L u a n h e R i v e r , T i a n j i n 3 0 1 8 0 2 ， C h i n a 五 咖c t F o r t h e s a k e o f i mp r o v i n g p u mp i n g s t a t i o n i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n c o n t r o l l e v e l ， c o mp u t e r mo n i t o r i n g s y s t e m o f Ru t a n g p u mp s t a t i o n wa s r e n o v a t e d． Am o n g t h e r e n o va t i o n， t h e p r e p o s i t i o n c o mp ut e r i s p a r t l y c o n t r o l l e d by PLC． Th e e s s a y pl a c e s a f o c us o n e x po u nd i ng i mp l e me n t a t i o n p r o c e s s b y PLC， pr e s e n t a t i o n a b o u t d e v i c e h a r d wa r e a n d ma i n i n f o r ma t i o n c o l l e c t e d b y PLC． Th e s ys t e m ha s pl a ye d an e ffe c t i v e r o l e i n i mp r o v i n g o pe r a t i o n r e l i a b i l i t y an d s tab i l i t y o fp um ping s tat i o n ， wh i c h i s wo r t h y a s a r e f e r e n c e i n p u mp i n g s tat i o n a u t o ma t i o n r e c o n s t r u c t i o n． r , a wo r a s P L C；p u mp i n g s t a t i o n ；c o mp u t e r ；mo n i t o r i n g a n d c o n t r o l l i n g s y s t e m