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【摘要】可编程序控制器（PLC）小型自控系统具有造价低、可靠性高、能耗低，适用于各种工作环境等优点，可在系统硬件组成不变的情况下， 通过更改软件设置来适应多种运行方式的需要，是传统继电器自动控制的理想替代品。目前在广东省水利水电工程中广泛使用。
【关键词】PLC；自动控制系统；排涝泵站
1、概况
1.1 基本环境
本文以广东省惠州市某泵站为例进行分析。该泵站目前正在进行六台37kW的潜水泵机组的装备。这个泵站的面积是比较小的，因此，这也给泵机的装备带来了一定的限制。泵房只有一百平米，要在这里装置六台泵机和传统的大型控制台不是一件容易的事，所以，这个泵站采用了一套新的设备。在设置好六台水泵及阀门等设备之后，该泵站装置了PLC集控柜。这套集控柜能够代替传统的大型控制台对六台水泵进行控制，而且是通过集中进行自动循环的抽水形式进行控制的，这样就使泵站的场地压力得到了减轻。这种集控柜大小与冰箱大小差不多，高1.6m、宽0.6m、厚0.45m。
1.2 系统结构
该泵站的集控柜是采用的三菱FX2N-48MR型的主控模块，而开关量扩展模块和模拟量扩展模块也是分别选用三菱FX2N-16EX和FX2N-4AD型。这些模块负责发出和接收各种运行程序指令，是整个自控系统的中枢部分。PLC系统由以下几个基本部分组成：PLC主控模块、电源模块、触摸显示屏，开关量、模拟量输入输出模块，现场仪表以及其他辅助设备。
1.3 系统工作流程
进水前池的顶部装有一种能够发送水位信号给控制系统的仪器，这个仪器就是通过超声波来进行传输的，也就是自控系统中经常设有的超声波水位变送仪。这个控制系统能够将水位控制在一定的范围内，如果水位较高，并且比增开泵水位还要高的时候，系统就会增加水泵开机的数量，来对水位进行控制，反过来，水位太低，并且低于减开泵水位的时候，该自控系统会减少水泵开机的数量。通过这种加水泵开机数量的方法，这种自控系统能够对水位进行较好的控制，能够将水位控制在合理的范围内。如果水位过高，超过了全开泵水位的时候，这个控制系统就能够将所有的水泵开机，防止水位继续增高，反之，水位过低，低至全停泵水位时，所有的水泵就能够在控制系统的控制下全部停机，以保证水位不再继续降低。在整个控制过程中，PLC集控柜能够将每一台水泵的工作时间全部计算出来，然后通过它计算出来的每台水泵的工作时间，对水泵的开停机进行调整，使每台机组的开机时间能够达到一个程度，这样就能延长水泵的使用时间，能够保证水泵的寿命能够得到一定的增长。PLC集控柜还有一个作用，就是对水位进行控制。管理人员可以设置好一个合理的水位，那么PLC集控柜就能够将水位控制在预设水位附近。
2、PLC自控系统功能
2.1 主流程控制功能
通过触摸屏可监控整个泵站抽水全过程，形象、直观地显示前池水位升降及各水泵、阀门工作情况，具有低水位保护、高水位报警、大来水流量预警功能。当水位过高或电机故障时，触摸屏画面自动弹出报警信息、拉响警笛。
2.2 工况控制功能
触摸屏显示并记录6台水泵的前池水位、电流、功率、累计抽水流量、累计运行时间、变压器低压侧电压、故障动作等多种数据。例如： 对电流数据是以曲线形式记录各水泵电流变化情况，横坐标为时间， 纵坐标为电流。这些数据能复制、输出、打印，具有故障记录、历史数据查询功能。
2.3 主要参数调整控制功能
在触摸屏上能方便、直接调整设定各水位控制值及增开、减开泵延长时间，使工作人员能方便、有效地根据变化中泵站实际工况及时调整自动循环抽排的各项参数。
2.4 具有可靠、合理的过载、过流保护功能
相关技术人员能够模拟出一种输入扩展端口，这种端口能够采集并检测各台水泵电路信号，这样，PLC系统就能够对水泵的运行进行精准地控制，能够保证水泵装备的使用安全，也能够保证水泵不受到破坏。这种保护方式是通过自动跳闸的方式进行的，当电流过大时，系统就能够自动进行保护式的跳闸。例如，该泵站电机保护参数为：机组启动时，电流大于1.25倍额定值且时间达到60s时，系统做出保护跳闸动作；机组运行过程中，电流大于1.25倍额定值且时间达到120s时，或者电流大于1.5倍额定值且时间达到10s时，系统则做出跳闸保护动作。
2.5 PLC的功能拓展
系统预留有通讯接口，可与地面监控主机传递数据、交换信息，实现联网远程控制。如果其它泵站都配置PLC系统，通过无线（有线）传输设备，可建立起全市泵站群网络。点击惠州某泵站PLC主控柜触摸屏上的防洪排涝泵站分布图画面中某一泵站，即可调出这一泵站的监控主画面进行监控。通过此方法可对全市数十公里范围内多个防洪排涝泵站进行监控，从而可以及时、全面地掌握各排涝泵站的汛情以及排涝设备的运行情况，便于防洪控制中心进行全面统一的监控和调度管理。
3、PLC自控系统使用效果
通过PLC集控柜的控制，该泵站的水位保持了相对稳定的状态，这种控制是自动的，也就是说，它在一定的程度上节约了人力资源，在夜晚的时候管理人员也不用加班熬夜，减少了工作量，提高了控制效率。这个自控系统使泵机能够自动的进行循环使用，在一定程度上延长了泵机的使用寿命，也节约了泵站的运营成本。这个系统还可以对一些相关数据进行检测与计算，如电流、电压、功率、水位等等。而传统的控制装备不仅体积大，管理起来不方便之外，还容易受到破坏，而且它的自动控制能力没有PLC集控柜好，因此，许多泵站都能参考这种该泵站的控制情况进行改善。不过，这种PLC集控柜较少，在一般的市场上是买不到的，所以不能够被大多数泵站进行利用。而且，如果系统出现了问题，也不能够及时找到修理处，而必须返回厂家进行维修，这也就是PLC集控柜存在的最大的缺点。
4、结语
随着经济和技术的发展，防洪排涝泵站运行管理采用数字自动化监控系统进行管理和控制已成为一种趋势，PLC自动控制系统在防洪排涝工程中的使用正符合这一趋势的要求，它的使用具有广阔的应用前景和推广价值。
参考文献
[1]张军，姚善智.自动化监控系统在江苏大丰王港闸的应用[J].科技资讯，2006（02）
[2]蔡明富.微机综合自动化技术在泵站中的应用[J].中国高新技术企业，2010（09）
[3]戴崇.某大型泵站自动控制系统的设计与研究[D].合肥工业大学，2007
[4]陈松岭.加压泵站自动控制系统的研制[D].福建农林大学，2004
个人简介
李容芬（1982-），女，广东龙川人，本科学历，工程师，就职于惠州市水电建筑工程有限公司，（广东 惠州 516001）
【关键词】PLC；自动控制系统；排涝泵站
1、概况
1.1 基本环境
本文以广东省惠州市某泵站为例进行分析。该泵站目前正在进行六台37kW的潜水泵机组的装备。这个泵站的面积是比较小的，因此，这也给泵机的装备带来了一定的限制。泵房只有一百平米，要在这里装置六台泵机和传统的大型控制台不是一件容易的事，所以，这个泵站采用了一套新的设备。在设置好六台水泵及阀门等设备之后，该泵站装置了PLC集控柜。这套集控柜能够代替传统的大型控制台对六台水泵进行控制，而且是通过集中进行自动循环的抽水形式进行控制的，这样就使泵站的场地压力得到了减轻。这种集控柜大小与冰箱大小差不多，高1.6m、宽0.6m、厚0.45m。
1.2 系统结构
该泵站的集控柜是采用的三菱FX2N-48MR型的主控模块，而开关量扩展模块和模拟量扩展模块也是分别选用三菱FX2N-16EX和FX2N-4AD型。这些模块负责发出和接收各种运行程序指令，是整个自控系统的中枢部分。PLC系统由以下几个基本部分组成：PLC主控模块、电源模块、触摸显示屏，开关量、模拟量输入输出模块，现场仪表以及其他辅助设备。
1.3 系统工作流程
进水前池的顶部装有一种能够发送水位信号给控制系统的仪器，这个仪器就是通过超声波来进行传输的，也就是自控系统中经常设有的超声波水位变送仪。这个控制系统能够将水位控制在一定的范围内，如果水位较高，并且比增开泵水位还要高的时候，系统就会增加水泵开机的数量，来对水位进行控制，反过来，水位太低，并且低于减开泵水位的时候，该自控系统会减少水泵开机的数量。通过这种加水泵开机数量的方法，这种自控系统能够对水位进行较好的控制，能够将水位控制在合理的范围内。如果水位过高，超过了全开泵水位的时候，这个控制系统就能够将所有的水泵开机，防止水位继续增高，反之，水位过低，低至全停泵水位时，所有的水泵就能够在控制系统的控制下全部停机，以保证水位不再继续降低。在整个控制过程中，PLC集控柜能够将每一台水泵的工作时间全部计算出来，然后通过它计算出来的每台水泵的工作时间，对水泵的开停机进行调整，使每台机组的开机时间能够达到一个程度，这样就能延长水泵的使用时间，能够保证水泵的寿命能够得到一定的增长。PLC集控柜还有一个作用，就是对水位进行控制。管理人员可以设置好一个合理的水位，那么PLC集控柜就能够将水位控制在预设水位附近。
2、PLC自控系统功能
2.1 主流程控制功能
通过触摸屏可监控整个泵站抽水全过程，形象、直观地显示前池水位升降及各水泵、阀门工作情况，具有低水位保护、高水位报警、大来水流量预警功能。当水位过高或电机故障时，触摸屏画面自动弹出报警信息、拉响警笛。
2.2 工况控制功能
触摸屏显示并记录6台水泵的前池水位、电流、功率、累计抽水流量、累计运行时间、变压器低压侧电压、故障动作等多种数据。例如： 对电流数据是以曲线形式记录各水泵电流变化情况，横坐标为时间， 纵坐标为电流。这些数据能复制、输出、打印，具有故障记录、历史数据查询功能。
2.3 主要参数调整控制功能
在触摸屏上能方便、直接调整设定各水位控制值及增开、减开泵延长时间，使工作人员能方便、有效地根据变化中泵站实际工况及时调整自动循环抽排的各项参数。
2.4 具有可靠、合理的过载、过流保护功能
相关技术人员能够模拟出一种输入扩展端口，这种端口能够采集并检测各台水泵电路信号，这样，PLC系统就能够对水泵的运行进行精准地控制，能够保证水泵装备的使用安全，也能够保证水泵不受到破坏。这种保护方式是通过自动跳闸的方式进行的，当电流过大时，系统就能够自动进行保护式的跳闸。例如，该泵站电机保护参数为：机组启动时，电流大于1.25倍额定值且时间达到60s时，系统做出保护跳闸动作；机组运行过程中，电流大于1.25倍额定值且时间达到120s时，或者电流大于1.5倍额定值且时间达到10s时，系统则做出跳闸保护动作。
2.5 PLC的功能拓展
系统预留有通讯接口，可与地面监控主机传递数据、交换信息，实现联网远程控制。如果其它泵站都配置PLC系统，通过无线（有线）传输设备，可建立起全市泵站群网络。点击惠州某泵站PLC主控柜触摸屏上的防洪排涝泵站分布图画面中某一泵站，即可调出这一泵站的监控主画面进行监控。通过此方法可对全市数十公里范围内多个防洪排涝泵站进行监控，从而可以及时、全面地掌握各排涝泵站的汛情以及排涝设备的运行情况，便于防洪控制中心进行全面统一的监控和调度管理。
3、PLC自控系统使用效果
通过PLC集控柜的控制，该泵站的水位保持了相对稳定的状态，这种控制是自动的，也就是说，它在一定的程度上节约了人力资源，在夜晚的时候管理人员也不用加班熬夜，减少了工作量，提高了控制效率。这个自控系统使泵机能够自动的进行循环使用，在一定程度上延长了泵机的使用寿命，也节约了泵站的运营成本。这个系统还可以对一些相关数据进行检测与计算，如电流、电压、功率、水位等等。而传统的控制装备不仅体积大，管理起来不方便之外，还容易受到破坏，而且它的自动控制能力没有PLC集控柜好，因此，许多泵站都能参考这种该泵站的控制情况进行改善。不过，这种PLC集控柜较少，在一般的市场上是买不到的，所以不能够被大多数泵站进行利用。而且，如果系统出现了问题，也不能够及时找到修理处，而必须返回厂家进行维修，这也就是PLC集控柜存在的最大的缺点。
4、结语
随着经济和技术的发展，防洪排涝泵站运行管理采用数字自动化监控系统进行管理和控制已成为一种趋势，PLC自动控制系统在防洪排涝工程中的使用正符合这一趋势的要求，它的使用具有广阔的应用前景和推广价值。
参考文献
[1]张军，姚善智.自动化监控系统在江苏大丰王港闸的应用[J].科技资讯，2006（02）
[2]蔡明富.微机综合自动化技术在泵站中的应用[J].中国高新技术企业，2010（09）
[3]戴崇.某大型泵站自动控制系统的设计与研究[D].合肥工业大学，2007
[4]陈松岭.加压泵站自动控制系统的研制[D].福建农林大学，2004
个人简介
李容芬（1982-），女，广东龙川人，本科学历，工程师，就职于惠州市水电建筑工程有限公司，（广东 惠州 516001）