基于PLC的污水泵站自动控制系统

1 引言
污水提升泵站是城市污水进入污水处理厂后第一 道处理环节，提升污水，给污水增加势能，后续工艺才能 进行下去；城市污水管网星罗棋布，也得靠污水提升泵站 来保证污水正常流淌。目前污水泵站水泵的自动控制 一种是在集水井安装超声波液位计，超声波液位计将集 水井中的水位信号送给PLC，由PLC自动控制水泵的运 行，另外一种控制方式是在集水井中安装水位开关，将水 位开关信号送给PLC，到预先设置好的水位后自动开／ 停污水泵【l I。污水泵站一般都配有备用水泵，以保证有 水泵检修时能确保污水的正常提升。备用水泵如果长 期在集水井中不运行，则电机的绝缘电阻会下降，影响 水泵的正常运行及寿命。本文讨论了一种污水泵站水 位开关自动控制系统，在本文所做的自控系统中，备用 泵跟其它泵一样投入运行，从一段较长时间来看，几台 泵运行时间均衡，起到了几台泵互为备用的效果，并做出了电气控制线路(见图I)，PLC梯形图程序流程图及部 分梯形图程序(见图2，图3)。
某泵站配置如下：有三台同等容量的污水泵1号，2 号，3号，其中两台水泵的额定抽水能力能满足正常情况 下最大污水量要求。三台水泵两用一备，只有在雷雨季 节才有可能三台水泵同时工作。
SO，SI，S2，S3为水位开关，当浸入水中时为ON，无 水时为OFF状态．，S0为停泵水位，S1为启动一台水泵 运行水位，S2为启动两台水泵运行水位，S 3为报警水 位，当水位达到S3时，三台水泵同时投入运行。
2 系统控制要求
1)当水位到达S1时，启动一台水泵运行，水位到达 S2时启动两台水泵运行，水位到达报警水位S 3时三台 水泵一起运行，水位回落到SO时，相应停止一台泵，二台 泵及三台泵。
2)由于两台泵的额定抽水量已满足了正常情况下的最大负载，也就是说，一般情况下，最多只有两台水泵运行，只有在雷雨季节时才可能三台水泵同时运行。要 求三台水泵实际运行时间尽量均衡，不能让某一台泵在 水中长期不运行，那样的话，会影响该泵的使用寿命的。
3 水泵电气控制配置(见图1)

图l中，SA为水泵运行方式选择开关，可在手动、 PLC自动、及停止间转换，TA，QA为水泵手动运行时 启动及停止按钮。当SA选在手动运行方式时，可以通 过按动相应的Q A，T A按钮来启动及停止某台水泵。 QBD为水泵综合保护装置，用来检测水泵油室密封，电 缆室密封，轴承温度，电机绕组温度等，每个水泵配有一 只。控制回路上电后，如果水泵油室密封正常，电缆室 密封正常，轴承温度及绕组温度正常，则QBD的常开点 就吸合，其常闭点断开。在水泵运行中如检测到上述一 个或多个部位不正常，则QBD的常开点就断开CONTROL ENGINEERING China版权所有，长闭闭 合，水泵在手动及自动方式下都不允许工作CONTROL ENGINEERING China版权所有，需维护人 员吊泵检查维修好后才允许运行。
本水泵控制系统PLC选用德国西门子200系列S7—224，西门子是国际知名的跨国公司，其PLC产品是国际 上主流产品，200系列PLC结构紧凑，性能可靠，功能指 令强大，存储容量大，抗干扰能了强，是各种小型控制任 务的首选产品【21。
PLC控制器I／O分配

4 PLC程序流程(见图2)
根据控制要求，水位到S l时启动一台水泵运行，水 位到S2时启动两台水泵运行，到报警水位时三台泵全 部投入运行，水位回落到SO时停止水泵运行，三台水泵 运行时间均衡，特设计出如图2程序流程【31。
现分析如下：

PLC通电后，由其第一个扫描周期内接通的特殊位 寄存器SM0．1将M0．0置位，为自动运行做准备，当SA 在自动位置(io．4接通)，且水位超过Sl时，如按动自动启 动按钮则10．5接通，M0．0复位为零，MO．1置位激活， K l得电吸合，第一台水泵投入运行，如这时水位超过了 S2，则M0．1复位为零，M0．2置位，继电器K1，K2得电，第一，二台水泵投入运行，如水位超过了报警水位S3，则 M0．2复位，M0．3置位，第一，二，三台水泵投入运行；如 在M0．1状态激活，K1运行一段时间后，水位下降到停 泵水位，S0为OFF，则其反状态为l，M0．1复位，M0．5激 活，Ki失电，水泵停止运行，再过一段时间如水位上升到 开第一台水泵Sl时，则M0．5被复位，M0．6激活，K2得 电，物理意义上的第二台水泵作为第一台水泵投入运 行。只有在雷雨季节集水井中水位才有可能超过报警 水位S3，也就是说，M0．3，M1．2，M1．7被激活的几率不 高，一般情况下最多只有两台水泵运行。从下面流程图 中我们可以看出，当水位升到需要开第一台水泵或第二 台水泵时，程序总是会选择。下一台没有开过的水泵”，