PLC在水泵组控制中的应用

PLC在水泵组控制中的应用

摘要：随着经济的发展，水泵已经越来越广泛的应用于社会生活中的各个领域。在目前的电能消耗中，水泵已经占据相当比例，并且浪费较严重，而PLC 控制系统的应用有利于改善这种情况。本系统采用PLC控制，根据采集到的水池温度，计算出需要开启水泵的数量。此套系统在使用过程中实现了水泵系统自动化控制运行，最大程度的减少了水泵的运行时间，节约了水泵的运行费用。

关键词：PLC；水泵

0 引言

工业制造过程中，随着人力成本及能源成本的提升，设备运行的自动化越来越成为一种趋势。本文针对工业生产中小型独立泵组系统进行的自动化控制。

PLC（Programmable Logic Controller），中文名：可编程序逻辑控制器，诞生于1969年，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种专为工业环境下应用而设计的以微处理器为核心的用作数字控制的专用计算机。触摸屏：是一种最新的电脑输入设备，是最简单、方便、自然的人机交互设备。使用者只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作。

1 系统组成

1.1 水系统

水系统设备组成：水泵22KW 3台；冷却塔 5.5KW 3台；热水池40 m?1个

水系统结构如图1所示。

图1 水系统结构

水系统的工作原理：⑴热水池收集了用于其他冷却其它设备的自来水；⑵当水池的水温超过一定温度时，开启水泵和相应的水塔进行降温处理，使水池内水温降低到使用要求的范围。

1.2控制系统

控制系统设备组成：西门子PLC 型号：224XP 1台；

西门子s7-200扩展模块EM221 1台

触摸屏1台

温度变送器1个

控制电箱1台

控制系统硬件点位如表1所示。

I0.0 1#冷却水泵运行状态AIW0 冷却水供水温度

I0.1 1#冷却水泵故障状态Q0.0 1#冷却水泵启停控制I0.2 1#冷却水泵手自动状态Q0.1 2#冷却水泵启停控制I0.3 2#冷却水泵运行状态Q0.2 3#冷却水泵启停控制I0.4 2#冷却水泵故障状态Q0.3 1#冷却塔启停控制I0.5 2#冷却水泵手自动状态Q0.4 2#冷却塔启停控制I0.6 3#冷却水泵运行状态Q0.5 3#冷却塔启停控制I0.7 3#冷却水泵故障状态

I1.0 3#冷却水泵手自动状态

I1.1 1#冷却塔运行状态

I1.2 1#冷却塔故障状态

I1.3 1#冷却塔手自动状态

I1.4 2#冷却塔运行状态

I1.5 2#冷却塔故障状态

I2.0 2#冷却塔手自动状态

I2.1 3#冷却塔运行状态

I2.2 3#冷却塔故障状态

I2.3 3#冷却塔手自动状态

表1 控制系统硬件点位表

2.程序编写及系统功能的实现

2.1系统工作原理：

2.1.1控制系统能够根据水池的温度自动控制水泵的运行数量。系统中预设三个温度设定值T1、T2、T3，并实时采集水池的水温T，再将采集到水温与预设的温度值进行比较。当T

2.1.2为了增强控制系统运行的稳定性和达到实时监控系统中每台设备运行状况的目的。本系统中PLC输入点位中设置了每台水泵和每台水塔电机的运行状态和运行故障点，当系统运行过程中，默认启动的水泵或者是水塔出现故障时，系统会自动停止运行出现故障的水泵和与之对应水塔，并且立即切换到没有出现故障的水泵和与之相对象水塔运行。

2.1.3由于水泵、水塔的电机启动电流Is = 8～10In，为了防止当需要多台水泵运行的情况下，同时启动对电网造成的巨大冲击。系统中定义了每台水泵、水塔的启动限制条件，当只有收到前一台水泵运行的状态，并在前一台水泵运行时长超过一定值时才能开启下一台水泵的运行。

2.1.4系统中配置了触摸屏，实时显示水温和水泵、水塔的运行情况，可控制整个系统的启停及在线实时修改水温设定值。

2.1.5在水泵、水塔的主电路控制回路中，设置了手自动转换功能，当自动系统出现故障，或者是设备检修的情况时，操作人员可以方便的手动启动任何一台水泵和水塔。

2.2系统程序设计：

水泵控制流程如图2所示：

图2 水泵控制流程图

2.3触摸屏画面组态

此触摸屏包含4个组态画面：主界面、温度设定画面、温度曲线查询画面和系统设定画面。

系统中显示的主界面，即为水泵和水塔运行的画面。此画面包括的内容：①各个水泵的运行状态；②各个水塔的运行状态；③冷水池的实时水温显示值；④整个系统的启动/停止控制按钮。

温度设定值画面包括的内容：①冷水池的实时水温显示值；②各个温度设定值的数字输入框。

温度曲线查询画面包括的内容：冷水池温度值的历史曲线。

系统设定画面包括的内容：①触摸屏校正按钮；②系统时间设定按钮；③背光关闭时间设定按钮；④蜂鸣器静音设定按钮。

3.系统所具有的优点

3.1能够自动控制水泵的启停控制，实现无人值守。

3.2节约能源，根据对实时水温的监控，合理的开启需求水泵的数量，避免了多开和长期不必要开启水泵造成的电能浪费。

3.3配合触摸屏的使用，使操作更为直观和方便，并且能够实时监控各个水泵的运行状况和水温的情况；添加了历史数据的查询并形成直观的曲线，方便查询设备历史的运行状况；由于触摸屏的使用，使得现场操作人员更为容易的根据实际情况，修改各个阶段的温度设定值，使得系统的灵活使用性大大增强。

3.4合理设置了电机启动保护程序，将水泵系统运行过程中对电网的冲击减小到最小，有利于整个用电系统的稳定和安全。

3.5系统小巧灵活，易于扩展，造价低。

4.结束语

本文介绍的水泵控制系统，通过引入PLC和触摸屏技术，将传统水泵控制，完全依靠人工操作实现的情况进行了改进，此套技术不仅能适用于水泵系统，同样也适合用于其他类似独立系统的控制应用中。由于具有多方面的优势，相信此套系统会越来越广泛的应用生产生活中的各个领域。

参考文献：

[1]吴学全.高美凤，基于MCGS和PLC的混凝土自动配料控制系统，《计算机与现代化》，2011年12期

[2]戴亮，PC-PLC控制系统设计，《华东师范大学》，2011年

[3]任凤娟.基于西门子PLC的实验室网络控制系统的研究.《西华大学》，2009年

[4]乔东凯.PLC和变频器在电厂控制系统中的应用.《煤矿机械》，2009年02期