一体化泵站PLC自控系统的设计与实现

一体化泵站PLC自控系统的设计与实现
摘要：传增压泵站供水自动操控系统存在操控线路复杂、功用损耗大、协调
能力差、保护作业量大、远程操作能力差等问题，导致供水系统的自动化程度和
调度管理水平较低。

随着可编程操控器和变频技能在工业自动化工业中的使用和
开展，开发根据PLC变频技能的增压泵站操控系统已成为处理这一问题的重要途径。

PLC变频技能具有实用性好、稳定性高、安装便利、扩展便利、成本效益高、设备故障率低、调速精度高、保护功用多等长处。

因此，它在供水范畴得到了广
泛的使用，完成了供水的实时监测和调理，保证了整个供水过程的可持续性，节
约了大量的人力和物力资源，完成了无人值守的总体目标。

关键词：一体化泵站；PLC自控系统；规划；完成
一体化泵站是集潜水泵、泵站设备、净化格栅设备、操控系统和远程监控系
统于一体的产品。

主体由玻璃钢井、水泵、管道、阀门、传感器、操控系统等部
件组成。

一体化预制泵站具有施工速度快、质量牢靠、使用便利、保护简略、成
本低、占地面积小、对周围环境影响小等长处。

与传统泵站比较，集成泵站可节
约至少20%。

综合泵站工程是一个交钥匙工程。

1PLC变频技能
PLC是一种可编程存储器。

变频器是使用半导体元件的导电效果，将直流电
源转化为不同作业频率的沟通电源的机器和设备。

PLC变频新技能是PLC在收到
变频器指令后，对指令进行剖析，编制指令程序，然后将编程指令发送给变频器，完成电机的整体运行和自动操控。

用plc操控变频器有三种关键办法：（1）用
plc操控模拟量输入。

在PLC+数学模型（DA）转化操控模块中，根据A/D输出卡
的输出端子和变频器的模拟输入操控端子，经过PLC中的程序流将PLC的模拟信
号转化为作业电压或电流信号。

将变频器的模拟量输入操控终端，操控变频器的
作业频率。

该操控办法布线简略，能够完成无级调速，但调速精度低，AD转化操
控模块成本高。

PLC开关量操控。

将PLC输出端子连接到变频器多功用端子上，
调整变频器多功用端子的主要参数，根据PLC输出端子的合闸、断开组成和变频
器输入端子的功用选择和执行有机化学成分。

应调整每个或多个电机的沟通电机
转速。

该操控办法呼应时刻快，抗干扰能力强，但不能完成无级调速。

操控PLC
通讯形式。

选择Modbus通讯协议的RS-485或RS-232插座，当即连接到PLC通
讯端口，经过网络通讯将PLC连接到变频器，根据PLC程序流程完成变频器主要
参数的加载和各种操作的操控。

该操控办法能够经过串行通讯对逆变器的主要参
数进行调整和修改，具有无级变速、变速稳定、速度操控精度高、适应性强等长处。

2一体化泵站设置PLC自控系统的必要性
现阶段，综合泵站的PLC自动控制系统软件已应用于石门河环境改善运营项目。

该自动控制系统实现了去污电网、潜污泵、电动控制阀等设施的机械自动运行，实时采集和记录机械设备的运行情况，并监控仪表盘的数据。

同时，管理人
员根据手机应用软件、网页网格结构等方法进行远程查看和管理，完成综合泵站
的智能运行和管理方法。

项目实施后，综合泵站实现了无人值守、安全稳定运行，提高了管理方法的效率，降低了运行成本。

特别是在综合泵站的补水保湿水平方面，PLC自动控制系统软件真正实现了快速准确的优势，克服了人工实际操作不
及时准确的缺点。

3一体化泵站PLC自控系统设计
3.1PLC变频加压泵站供水系统的主要功能
具有水泵变频自动启动功能。

根据供水系统的用水量和工作压力，自动调整
泵速比和运行泵数。

具有自动操作供水系统的功能。

在自动运行时，泵将在交流
或直流模式下自动运行；当泵在运行中出现故障时，备用泵自动投入运行，可自
动或手动启闭。

具有断相、失稳、过压、过流、负载、输入开关电源短路故障等
安全保护功能，具有前池缺水检修停机、水位线检修启动功能。

具有变频调速器
故障指示和电机运行状态指示功能，防止误操作。

具有系统总压流量、电机电流、泵速比等运行数据的自动监测和采集功能，并具有实时显示、存储和调整、运行
分析、查表、能耗感应、后台数据输出和打印等功能。

3.2液位检测模块
液位传感器是液位传感器控制模块的核心部件。

负责液位精确测量的监控和数据信号的反馈与分析。

本工程选用负液位传感器，准确监测和测量水面相对高度和缸内液位，并将信息传输至控制单元。

负压测量原理为：当液位传感器的资金投入到待测液体的一定深度时，传感器对液位的压力计算如下：Ρ=ρGHP0，其中P为智能变送器的液位压力，ρ为待测液体的密度，g为局部重力加速度，P0是液体表面的大气压，H是智能变送器资本流入液体的深度。

根据导风口不锈钢板将溶液压力引入传感器的正腔，然后将液位中的大气压P0连接到传感器的负腔，使传感器测得的压力为ρGH，根据测得的压力即可得到液位深度。

3.3供水系统压力控制
客户对供水设备的用水需求会不时变化，这可能发生在供电不足或供电能力过剩的情况下。

PLC变频恒压供水应以用户或管网压力为标准值，选择压力传感器进行压力测试，然后将测试数据信号发送至变频器PID电路。

通过变频器PID 电路解决问题后，根据输出频率数据信号调整水泵电机转速，达到管网压力自动调节的效果，使供水设备的输出压力与设定压力值一致。

当管网需水量扩大到变频器快速运行，且管网压力不能达到正常值时，通过PLC对压力传感器数据信号和变频器信号进行测试。

PLC将泵的资本投入到原来的直流变频下，以保持压力的连续性。

同时，在变频工况下投入备用泵，增加管网水量，保证正常压力。

当用水量下降时，泵的变频运行频率自动下降。

此时管路压力过高，PLC将停止直流厂用水泵的运行，以减少水流量。

水泵的变频运行实现了变频恒压供水，有效地节约了能源。

3.4人机交互模块
人机交互技术的控制模块主要用于监督和指示泵站的情况，表明它是联系人和机器之间的人机交互界面，即时反映了各种情况下泵系统软件关键性能参数的转换，有利于巡查人员及时掌握水泵、电站等关键设备的运行状态。

控制模块计划选择功能齐全、实际操作简单、识别性好、可扩展性强的MCGS企业组态系统软件（标准版），然后与cpu224连接，并使用push预制构件加PPI通信协议生
成MCGS企业与PLC之间的push通信预制构件。

在此基础上，实现了自动控制系
统设备和子设备的基本参数，创建了数据信息的自变量，并制作了人机交互界面，完成了泵站各种工况的实时监测系统。

除触摸屏指示外，控制柜的控制面板还配
有启动/停止按钮、全自动/手动转换开关、启动/停止和故障警示灯，用于控制
每个设备。

3.5供水系统数据采集
为了完成水泵发电机组的机械自动化，以及操作人员对设备运行和操作条件
的实时监控，并确保设备的运行速度和易用性，水泵运行时必须收集并提交许多
参数数据信息。

例如，水泵进出口贸易的工作压力、滚动轴承的温度、水泵的速比、电源的总流量、水箱的液位计等，它们都是不断变化的模拟量。

为了选择
PLC精确测量或操作连续变化的模拟量，必须使用传感器或发射器。

变送器可以
将传感器检测到的数据信号变化转换为标准模拟信号，并将模拟信号接收到PLC
模拟输入模块。

在此基础上，PLC模拟控制模块与前台电子计算机或触摸屏通过
以太网接口连接。

操作人员不仅可以观察该数据信息的当前值，还可以立即进行
数据分析。

4结论
升压泵站供水设备采用PLC变频技术，具有功能完善、运行稳定、安全性强、环保节能效果显著的特点，可以完成远程控制操作，减轻操作人员的工作量，提
高调度操作效率，扩大公司的经营效益，具有较高的应用、推广和使用价值。

参考文献：
[1]王卓颖，吴恩赐，郭德若，等.预制泵站在中小型泵站应用中的优势
[A].2020
[2]张红艳.PLC技术在自动化控制中的应用[J].集成电路应用，2020(3):50-51.
[3]杨依领，谢龙汗．编著．西门子S7-300PLC程序设计及应用[M].北京：
清华大学出版社，2019.
[4]蒋伟，沈伟钢，黄南丰.PLC在污水泵站中自动控制系统中的应用探析[J].中国设备工程，2019(8):155-156.。