基于 PLC 的農村截污泵站自動控制系統研究
日期:2019-06-20 來源: 作者:
摘 要:污水處理中的污水截流泵站可起到截斷污水并傳送到污水處理廠的作用,對截污泵站進行自動控制很有必要。文章針對農村截污泵站的自動控制系統進行介紹。
信息化時代下,采用 PLC 控制系統對泵站運行狀況進行精確把握成為當前主流模式,同時 PLC 系統的信號傳輸更加穩定,更能夠保證截污泵站的穩定運行。建立 PLC 的農村截流污水泵站自動控制系統非常必要。既滿足當下對新技術的需求和應用,也可起到經濟效益和環境效益 [1]。
1 自控設計
1.1 設計原則
泵站自控系統是指在沒有人為直接參與的情況下,利用外加的 PLC 控制器,使泵站內設備根據某個工作狀態或參數按照預定的規律穩定運行。
自控系統的軟硬件的配置符合國家和國際上有關標準,確保產品的可靠性、開放性,以滿足產品的后期開發、升級和遠期擴展的需要 [2-3]。設備選型立足于可靠性和xianjin性,除電磁流量計選用中外合資產品外,超聲波液位計、各種分析儀表及 PLC 可編程序控制器等均采用國際知名品牌,控制系統必須工業級設備。
1.2 設備選型
根據工程的工藝特點及控制系統的需要,在污水泵房設置超聲波液位計。檢測儀表配置滿足工藝流程檢測要求、工藝設備控制要求和安全生產要求,其選型立足于可靠性、xianjin性,并確保工藝的精度要求和實時要求以及維護方便,運行穩定、性價比從優的原則。儀表還需帶現場顯示功能,并具有 4-20mA 標準信號輸出,其檢測值送入泵站現場的 PLC 或就近送入遠程 I/O。位于室外儀表的變送器應帶有遮陽罩。所有儀表外殼防護等級為 IP65 以上,可能被水淹沒的儀表外殼防護等級應為 IP68。所有儀表輸出信號為 4-20mA。儀表電源為 220VAC 或 24VDC。設備工況信號輸出采用常規 I/O 形式。
1.3 運行模式
水泵設置自動(液位信號)、手動及遠程無線三種方式控制。通訊網絡分為三層,第一層為中央-現場監控層,第二層為現場控制主站至管理中心的工業以太網,第三層為現場監控層?,F場控制主站至現場儀表及設備用常規 I/O 電纜連接 [4]。
根據設備運行要求,泵站設置 PLC 自動化控制系統,設定 PLC 控制單元控制參數,直接控制有關設備。既可以在機旁箱(柜)或者開關(控制)柜上進行手動控制,也可以(通過 PLC)實現自動控制。泵站自動控制系統能和污水處理控制中心通信,自控系統對工藝設備進行監控,以確保出水的穩定。
1.4 監控對象
農村截污泵站主要包括進出水渠道、格柵除污機、螺旋壓榨機、進出水閥門、變壓器間、集水井以及控制中心。其監控對象主要為泵房內水泵、電磁流量計、超聲波液位計以及截流井的電動閘門。
1.5 防雷、接地
關于防雷、過電壓保護及接地的設計如下:控制室、現場的電源進線均設雷電保護裝置??刂葡到y通訊訊道端口 ( 非光纜通訊 ) 及現場儀表 (4-20mA) 端口配置防雷裝置。工程常采用等電位接地方式,控制系統保護接地、防雷電感應接地及工作接地與電氣接地共用,接地電阻< 1Ω。
1.6 系統配置
系統主要由以下部分組成:CPU 模塊,通訊模塊,數字量輸入、輸出模塊,模擬量輸入、輸出模塊,電源模塊,編程軟件,中間繼電器,信號隔離器,開關電源,觸摸屏。工程泵站各 PLC 柜硬件設置均一致,具體數量情況由設備數量確定。泵站控制系統人機界面如圖 1 所示。
2 控制流程
1)以泵站安裝三臺水泵為例,在泵房內設置超聲波液位計,當農村污水量集中至泵站,而使液位計探測的液位超過S1(低水位)時,液位計信號反饋至 PLC 模塊,PLC 指令水泵系統自動啟動其中一臺水泵;當污水量繼續增加,泵站內液位達到 S2(高水位 ) 液位時,PLC 指令三臺水泵全部啟動;直至液位回落后則關閉兩臺水泵;zui終當液位重新低于 S1 時,水泵停止運行。三臺水泵互為備用,以運行時間為分界點,每運行 1h 則進行自動切換。
2)當水泵出現故障時,控制柜面板故障指示燈點亮,同時于觸摸屏上顯示故障水泵編號。PLC 能夠自動感知并強制停止運行,以避免造成更大的故障損失。
3)以上述泵站涵蓋 6 個截流井為例,每個截流井設置一個電動閘門,既可以通過在現場設置就地操作箱進行人工控制,同時將操作箱信號接入泵站 PLC 系統,可在泵站處對電動閘門進行集中控制。
4)該 PLC 系統同時包括遠程無線傳輸模塊,可通過搭建集控中心或無線終端(計算機端或手機端),實現泵站及截流井的遠程控制。
5)水泵的自動控制系統原理如圖 2 所示。
3 結束語
在農村截污泵站系統中,PLC 自動控制系統發揮著日益重要的作用,一方面可實現泵站內設備的自動運行,降低人工成本和設備維護成本,另一方面能夠保證截污泵站的持續、正常運行。其在很大程度上能減少因監控不及時而引起的污水排河的發生,對生態環境保護具有重要意義。
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