PLC在抽水泵站自动化中的应用
摘要：计算机监控系统和早期常规的自动化系统有着本质的不同，它具有响应速度快、大容量信息存储和记忆、复杂运算和逻辑思维判断、管理能力丰富、组网能力强等一系列优点。因此，采用计算机监控技术己经开始成为当前泵站自动化的热门课题。本文阐述了利用PLC，实现抽水泵站自动控制，给出了泵站计算机监控和保护系统，大大提高泵站运行的安全可靠性。
关键词：PLC，抽水泵站，自动化
随着国家水利事业的发展，我国的抽水泵站发展十分迅速，现代化程度也在不断加大。但由于早期技术的限制，加上资金短缺、无法及时更新或改造，使得监控设备较为落后，管理水平低。随着科学技术的不断发展以及大中型泵站管理水平不断提高，泵站电气设备自动化控制程度要求越来越高。可编程控制器(PLC)，由于其使用灵活、功能强大、可靠性高等优点，目前已在水利行业的各个系统得到了广泛应用。越来越多的泵站、水闸等水利设施都采用可编程控制器来组成控制系统，来实现自动化控制的要求。
一、抽水泵站自动控制系统结构
从目前采用计算机控制系统的泵站来看，常见的计算机控制系统类型主要有集中式处理系统和分层分布式处理系统两种。
（1）集中式处理系统
集中式处理系统指将该系统的各种功能，如数据采集、数据处理、人机通信等均集中完成。这里既包括逻辑上的集中，同时也含有物理上集中的意思。
集中式处理系统是通过数据采集系统对水泵站运行过程及参数进行采集、处理、分析计算，并将结果用于控制水泵站的自动化运行操作和监督报警。该系统通常是全泵站只设置一台或二台监控计算机，对整个泵站进行集中监视、控制。
（2）分层分布式处理系统
分布式系统最基本要求是:多个分布的资源;统一的操作系统;资源独立而又相互作用。可按功能、对象以及两种方式结合构成应用系统。分层控制理论是20世纪80年代发展起来的一种新理论，它是控制系统理论的一个分支，是从控制论的角度来研究多个互相影响的系统的控制方法。它把“中央的控制中心”对“各子系统的控制中心”的监视，以及确定“各子系统控制中心”的控制方向问题提高到理论上来，从控制命令的产生、命令执行结果信息的反馈流向、被采集的信息上传关系、各级的操作权限等来看，是一个典型的正置三角形的、至上级控制中心中央——地方模式的、带有一定程度中央集权性质的系统。
PLC-“可编程控制器”作为一种工业控制设备，不仅能实现对开关量的逻辑控制，还具有数字运算、数据处理、运动控制、模拟量PID控制、联网通信等功能，其控制具有高精确度、高可靠性且功能强大。
三、PLC在抽水泵站中应用
目前，该泵站装设6台机组，单机功率1600KW，2台变压器分别为7500KVA、5600KVA为泵站供电，并有厂用变压器及辅助设备(油、气、水系统)，现用PLC构成该站自动监视控制系统，并实现全计算机控制方式。配置该站的PLC系统过程如下:
（1）确定该站的控制方向及控制点类型
根据要求，该站控制(监视)目标为全计算机控制方式，这就要求所采节点参数要尽量齐全，即所涉及的监控点尽量进入计算机系统，以达到设计要求。
因该站控制操作及监视设备有各种开关位置信号，水位、压力、流量、电压、电流、功率等参数，故选用的模块包括各种开关量输入、输出模块，模拟量输入模块，当然要有系统必须的电源模块、CPU模块及网络通信模块。
（2）计算各类型参数点数
计算参数点数的目的是为了选用各类模块的数量及便于组盘计算各类型参数点数时，一般是分类型进行统计，对于机组，可分机组进行统计，其它设备如主变和辅助系统单独计算。
（3）确定采用的PLC类型
对于参数较多，宜选用应用成熟的便于组成大型系统的PLC，如参数较少的，可采用一些专用小型PLC。如用模块化系统，需确定采用的模件I/O点数，对应即可算出模件数量及对应的CPU和POWER模块的类型。
(4)工程组盘
因PLC模块均为标准化结构，其尺寸大小一般按IEEC标准组盘，所有，在模件数确定后，即可在标准化盘柜上安装接线。一般大型泵站两台机可组成一个盘，公用设备组成一个盘。对于中小泵站可根据不同容量及控制监视要求适当缩小规模。
(5)系统安装调试
根据设计图纸及功能要求将监控柜与外围设备(各类控制开关节点、变送器、传感器、电磁阀等)连接起来后，便可进行系统调试。也就是进行系统流程编制和调试(实际上，流程的编制可提前进行)。调试是一个反复过程，在调试中，发现问题及时改正，有不合适的或有死循环的流程，在调试中亦能得到纠正和改进。
(6)统试运行
在完成系统调试后，确认接线无误，可送电进行系统试运行，此时，通过网络在上位计算机可监视到各个参数情况，亦可利用直接与PLC的CPU连接的编程器或其它编程终端(如PC机)监视流程执行情况，如模拟机组试运行时，可观测到各节点的动作情况，从而判断流程的正确与否。
(7)系统开机运行
一般情况下，在经过反复调试和试运行后，确认无误，可让机组带负荷运行72小时，以检验系统的可靠性、稳定性、可操作性等。至此，由PLC构成的监控系统就算完成了。
四、PLC流程的编制
PLC流程的编制有两种方式，从硬件上有编程器编程方式和PC机编程方式，从编程语言上有指令码方式和梯形图编程方式。一般情况下，编程器采用指令码方式，PC机采用专门软件梯形图编程。相对来讲，用PC机编程更直观，易于掌握，修改、调试亦方便，不像编程器那样要记很多的代码。但其缺点是要占用PLC更多的内存。
4.1编制主程序、开入量采样通信程序
在该PLC编程环境下，可通过选取Create分别建立主程序(Mainprogram)、开入量读取程序(Storedio)等，然后在相应的编程界面下编制程序(采用梯形图编程)。
4.2子程序的编制
当用PC把流程梯形图编制好后，可以灌入PLC。具体操作为:关掉PLC电源，用连接线将PC串口COMI与PLC相连，然后打开PLC电源，在PC中调用编程程序，将编制好的流程灌入(传送)至PLC中，然后可在PC机上观察到系统各节点的状态情况。
同样，如果PC中流程丢失，亦可以将PLC中流程传到PC中。在流程灌入PLC后，可以对流程进行在线模拟运行，以察看流程运行情况是否符合要求，如不符合，可以在线进行修改。同时，在模拟运行过程中，对暂时有些不满足条件的位置节点，可强置其为0或1
(PLC中用0和1表示位置节点的开和断位置)，以模拟实际情况，以察看流程的正确与否。
总之，PLC编程的灵活、多样，有多种实现真空破坏阀自动控制程序的设计方法，PLC另外具有以下特点：1．使用方便，硬件配套齐全。2．工作速度快。3．通用性、适应性强。4．可靠性高，抗干扰能力强。5系统的设计、安装、调试工作量少。6．维修容易、方便。7．体积小，能耗低。
五、结束语
自PLC系统在该泵站投入运行以来，水泵和阀门的工作准确率大大提高，减轻了监护人员的工作压力。同时也缩短了工程的开发和维护周期，提高了系统的可靠性和稳定性，节省了工程的开发费用。另外，也为国内泵站的自动化建设提供了很好的参考价值。PLC推广应用在我国也得到迅猛发展，正给我们的日常生活和工作生产带来越来越多的方便!
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