觸摸屏和PLC在市政排水系統中的設計及應用
江國龍，葉娜，伍懿君
(河源理工學(xué)校 廣東河源 51700；河源市高級技工學(xué)校 廣東河源 51700)
搞要：本文針對由于受地理條件限制的路面地勢低洼，受江河水位暴漲影響市政排水管道不能自然排水的現象。利用觸摸屏人機界面、PLC與液位開(kāi)關(guān)相結合，通過(guò)泵站進(jìn)行強制排水，實(shí)現無(wú)人值守自動(dòng)控制，闡述了控制系統實(shí)現無(wú)人操作的可行性。
關(guān)鍵字：觸摸屏 PLC 液位開(kāi)關(guān) 自動(dòng)巡檢
中圖分類(lèi)號：TP3Il.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2011(07-0123-02
1、系統概述
在市政工程中．由于種種原因，存在低洼路段。每逢特大暴雨，江河承位就高出低洼路面。從而使低洼路段積水，給變通帶來(lái)極大的不便，使涉水的車(chē)輛死火、損壞、堵塞交通，甚至發(fā)生車(chē)禍等。需要進(jìn)行攤水系統改造．通過(guò)建設泵站，在必要時(shí)進(jìn)行強制排水．采用PLC對此系統進(jìn)行自動(dòng)控制。
泵站的結構示意圖如圖l所示。陶中進(jìn)水井是雨水進(jìn)^主排水管的人口，主排水管是雨水排向i可流的通道，集水池是用來(lái)收集雨水．閘門(mén)是用來(lái)隔離雨水與河水的通道．防止河水飼灌。M1 M2．M3分別為二三相異步電動(dòng)機，其中MI通過(guò)減建機構．用來(lái)驅動(dòng)閘門(mén)上升與下降IM2、M3分別驅動(dòng)水泵Pl，P2強制排水。A B．C．D分別為浮球式液位開(kāi)關(guān)，用來(lái)檢測水位的高低，從而控制閘門(mén)的開(kāi)關(guān)．水泵的啟動(dòng)和停止。
圖1泵站結構示意圖
市政排水系統原理圖見(jiàn)【圖2】所示，由觸摸屏，PLCl液位開(kāi)關(guān)、泵站閘門(mén)電機構成．觸摸屏設計人機界面和軟啟動(dòng)，液位開(kāi)關(guān)檢測水位位置，PLC進(jìn)行程序控制，泵站閘門(mén)電機控制水泵和閘門(mén)運行。
圖2市政排水系統原理圈
2、電氣控制原理睡設計
本系統電氣控制主電路如【圖3】所示。MI為2 2Kw三相異步電動(dòng)機，南KMI、KM2接成正反轉互鎖電路，M2、M3為22KW三相異步電動(dòng)機，分別拖動(dòng)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(dòng)電路，達到降低起動(dòng)電流，減小電網(wǎng)波動(dòng)的目的。由于KM3 KM8為大功率交流接觸囂，由中間繼電器控制。
圖3電氣控制主電路圖
3、控制要求
當河承上漲至A液位開(kāi)關(guān)時(shí)，要求閘門(mén)關(guān)閘且PI號水泵M2電動(dòng)機啟動(dòng)。在l號水泵正常工作，如果集水池水位繼續上漲至C液位開(kāi)關(guān)時(shí)，此時(shí)Pl水泵排出的排水量不滿(mǎn)足雨水的進(jìn)^量，必須啟動(dòng)M3電動(dòng)機P2號水泵排水，保證路面不會(huì )出現積水現象。當集水池水位下降至B渡位開(kāi)關(guān)時(shí)，P1、P2號水泵同時(shí)停止抽水，防止水位過(guò)低或無(wú)水時(shí)水泵空轉而損壞。當河水退落，水位退至A液位開(kāi)關(guān)時(shí)，要求閘門(mén)上升(開(kāi)閘)同時(shí)無(wú)論集水池中此時(shí)的水位有多高，水泵都要停止．因為此時(shí)雨水已經(jīng)能夠安全自然地排入河中．且路面不會(huì )積水，系統此時(shí)進(jìn)入待命狀態(tài)。
4、PLC程序設計
4．1啟動(dòng)與停止
系統采用轉換開(kāi)關(guān)SA切換，當SA接通時(shí)，利用SBI～SB7進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)與停止。當SA斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)水位高低使A、B、C、D液位開(kāi)關(guān)產(chǎn)生信號傳送_給PLC輸入端，由PLC程序控制系統自動(dòng)啟動(dòng)和停止。
4．2自動(dòng)巡檢
本系統在不下雨和河水低位時(shí)，排水管處于無(wú)水狀態(tài)，為了防止水泵長(cháng)時(shí)間沒(méi)有運行而銹死，除設置手動(dòng)巡檢外，通過(guò)程序設置自動(dòng)巡檢，使系統處于良好的運行狀態(tài)。讀取PLC系統時(shí)間，每月10日進(jìn)行自動(dòng)巡檢，用D8016數據寄存器儲存日數據，用D8018數據寄存器四位顯示年份數據，并在觸摸屏上顯示當前日期，部分程序見(jiàn)【圖4】所示。
圖4 顯示自動(dòng)巡檢日期程序
4．3過(guò)載保護與報警
當l號水泵正常運行，因故障過(guò)載而停止，為了有效地保證路面不出現積水，利用l號泵的啟動(dòng)信號X21和過(guò)載信號xl串聯(lián)之后作為2號水泵的啟動(dòng)信號，立即啟動(dòng)2號水泵排水。為保證自耦變壓器的使用壽命，不管手動(dòng)還是自動(dòng)，每2次起動(dòng)之間必須間隔30秒。另外，系統設置各種運行及故障指示燈，當系統出現故障，報警系統馬上發(fā)出聲光報警信號，方便維修。
5、觸摸屏控制設計
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YJJPLC和三菱GOTl000系列GTl 155-QSBD-C觸摸屏，利用串行接口USB透明傳輸直接控制。觸摸屏人機界面畫(huà)面如【圖5】所示。
圖5 觸摸屏人機界面畫(huà)面
6、結語(yǔ)
PLC控制系統與傳統繼電器控制系統相比，具有可靠性強、安全性能高的特點(diǎn)，而且控制線(xiàn)路簡(jiǎn)單，大大地減少了線(xiàn)路故障。在自動(dòng)控制方面，實(shí)現人工智能化的自動(dòng)巡檢，能實(shí)現自動(dòng)化。
參考文獻
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