觸摸屏和PLC 在市政排水系統(tǒng)中的設(shè)計及應(yīng)用
江國龍1 葉娜2 伍懿君1
（1.河源理工學(xué)校 廣東河源 517000； 2.河源市高級技工學(xué)校 廣東河源 517000）
摘要：本文針對由于受地理條件限制的路面因地勢低洼，受江河水位暴漲影響市政排水管道不能自然排水的現(xiàn)象。利用觸摸屏人機(jī)界面、PLC與液位開關(guān)相結(jié)合，通過泵站進(jìn)行強(qiáng)制排水，實(shí)現(xiàn)無人值守自動控制，闡述了控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人操作的可性行。
關(guān)鍵詞：觸摸屏 PLC 液位開關(guān) 自動巡檢
中圖分類號：TP311.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)07-0123-02
1 、系統(tǒng)概述
在市政工程中，由于種種原因，存在低洼路段。每逢特大暴雨，江河水位就高出低洼路面。從而使低洼路段積水，給交通帶來極大的不便，使涉水的車輛死火、損壞、堵塞交通，甚至發(fā)生車禍等。需要進(jìn)行排水系統(tǒng)改造，通過建設(shè)泵站，在必要時進(jìn)行強(qiáng)制排水，采用PLC對此系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。
圖1 泵站結(jié)構(gòu)示意圖
泵站的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖中進(jìn)水井是雨水進(jìn)入主排水管的入口，主排水管是雨水排向河流的通道，集水池是用來收集雨水，閘門是用來隔離雨水與河水的通道，防止河水倒灌。M1、M2、M3分別為三相異步電動機(jī)，其中M1通過減速機(jī)構(gòu)，用來驅(qū)動閘門上升與下降；M2、M3分別驅(qū)動水泵P1、P2強(qiáng)制排水；A、B、C、D分別為浮球式液位開關(guān)，用來檢測水位的高低，從而控制閘門的開關(guān)，水泵的啟動和停止。
圖2 市政排水系統(tǒng)原理圖
市政排水系統(tǒng)原理圖見圖2所示，由觸摸屏、PLC、液位開關(guān)、泵站閘門電機(jī)構(gòu)成，觸摸屏設(shè)計人機(jī)界面和軟啟動，液位開關(guān)檢測水位位置，PLC進(jìn)行程序控制，泵站閘門電機(jī)控制水泵和閘門運(yùn)行。
2、電氣控制原理圖設(shè)計
圖3 電氣控制主電路圖
本系統(tǒng)電氣控制主電路如圖3所示。M1為2.2KW三相異步電動機(jī)，由KM1、KM2接成正反轉(zhuǎn)互鎖電路，M2、M3為22KW三相異步電動機(jī)，分別拖動P1與P2水泵做功，且分別由KM3～KM5、KM6～KM8和一臺三相自耦變壓器組成降壓起動電路，達(dá)到降低起動電流，減小電網(wǎng)波動的目的。由于KM3～KM8為大功率交流接觸器，由中間繼電器控制。
3 、控制要求
當(dāng)河水上漲至A液位開關(guān)時，要求閘門關(guān)閘且P1號水泵M2電動機(jī)啟動。在1號水泵正常工作，如果集水池水位繼續(xù)上漲至C液位開關(guān)時，此時P1水泵排出的排水量不滿足雨水的進(jìn)入量，必須啟動M3電動機(jī)P2號水泵排水，保證路面不會出現(xiàn)積水現(xiàn)象。當(dāng)集水池水位下降至B液位開關(guān)時，P1、P2號水泵同時停止抽水，防止水位過低或無水時水泵空轉(zhuǎn)而損壞。當(dāng)河水退落，水位退至A液位開關(guān)時，要求閘門上升（開閘）同時無論集水池中此時的水位有多高，水泵都要停止，因為此時雨水已經(jīng)能夠安全自然地排入河中，且路面不會積水，系統(tǒng)此時進(jìn)入待命狀態(tài)。
4、PLC 程序設(shè)計
4.1 啟動與停止
系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA切換，當(dāng)SA接通時，利用SB1～SB7進(jìn)行手動啟動與停止；當(dāng)SA斷開時，通過水位高低使A、B、C、D液位開關(guān)產(chǎn)生信號傳送給PLC輸入端，由PLC程序控制系統(tǒng)自動啟動和停止。
4.2 自動巡檢
本系統(tǒng)在不下雨和河水低位時，排水管處于無水狀態(tài)，為了防止水泵長時間沒有運(yùn)行而銹死，除設(shè)置手動巡檢外，通過程序設(shè)置自動巡檢，使系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。讀取PLC系統(tǒng)時間，每月10日進(jìn)行自動巡檢，用D8016數(shù)據(jù)寄存器儲存日數(shù)據(jù)，用D8018數(shù)據(jù)寄存器四位顯示年份數(shù)據(jù)，并在觸摸屏上顯示當(dāng)前日期，部分程序見圖4所示。
圖4 顯示自動巡檢日期程序
4.3 過載保護(hù)與報警
當(dāng)1號水泵正常運(yùn)行，因故障過載而停止，為了有效地保證路面不出現(xiàn)積水，利用1號泵的啟動信號X21和過載信號X1串聯(lián)之后作為2號水泵的啟動信號，立即啟動2號水泵排水。為保證自耦變壓器的使用壽命,不管手動還是自動,每2次起動之間必須間隔30秒。另外，系統(tǒng)設(shè)置各種運(yùn)行及故障指示燈，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，報警系統(tǒng)馬上發(fā)出聲光報警信號，方便維修。
5、觸摸屏控制設(shè)計
采用RS232通信電纜進(jìn)行PLC與觸摸屏通信，由于選用三菱FX2N系列PLC和三菱GOT1000系列GT1155-QSBD-C觸摸屏，利用串行接口USB透明傳輸直接控制。觸摸屏人機(jī)界面畫面如圖5所示。
圖5 觸摸屏人機(jī)界面畫面
6 、結(jié)語
PLC控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)相比，具有可靠性強(qiáng)、安全性能高的特點(diǎn)，而且控制線路簡單，大大地減少了線路故障。在自動控制方面，實(shí)現(xiàn)人工智能化的自動巡檢，能實(shí)現(xiàn)自動化。
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