技术文章

　　1、引言
　　
　　化工厂、电子厂漂染冲洗液或电镀冲洗液等工业废水为合乎排放要求，必须分离、沉淀等多级处理，使用污水潜水泵对此工业污水进行提升、汇集、调节等处理。PLC因其经济性、灵活性可靠性而到广泛应用，PLC软件可以完成传统接触器继电器式控制无法实现控制功能，程序编制修改灵活方便。西门子S7-200系列PLC因结构紧凑，编程简单方便、指令丰富、功能齐全而到广大工程技术人员喜爱，广泛应用于各种中小型自动控制系统之中。
　　
　　2、系统控制要求
　　
　　系统要求控制5台45kW潜水污水泵轮换工作，具有故障自投、互为备用功能，以保证某台水泵出现故障时，其它水泵能及时投入使用。水泵启停液位控制器使用浮球控制器5个，分为五级水位控制，每个浮球高水位作为启泵信号使用，低水位作为停泵信号使用。
　　
　　3、系统设计
　　
　　系统设计分为手动及自动控制系统两部分，手动控制系统作为一种应急控制而存，自动控制系统使用PLC实现。
　　
　　3.1自动控制系统设计思路
　　
　　为实现多台水泵轮换启停及故障自投功能，一个可行设计方法是使用西门子S7-200系列微型PLC(CPU224)入表指令(ATT)及先入先出指令(FIFO)，将5台水泵作为一个队列，当水泵运行或故障时出列，水泵故障排除或低水位停止时入列。例如，队列中原来水泵启动工作顺序为12345循环启动，当3#泵故障时出列，水泵启动次序为1245循环启动，当3#泵修复正常后，水泵工作次序为12453循环启动，如此类推，如图1所示。，我们将正常*水泵作为一个备用泵队列，将正运行水泵作为运行泵队列，队列中水泵出入来实现水泵电机循环启动功能。　　　　
　　3.2软件设计特点
　　
　　本控制系统中，5台水泵热继电器故障输入及5个高水位信号输入共10个输入点，5个启动水泵及一个报警输出点共6个输出点，西门子CPU224具有12个输入点，10个输出点，已满足使用要求。
　　
　　(1)启动信号:1#～5#高水位脉冲信号，共用信号，水泵启动时代表水泵队列编号(1#～5#)从备用泵队列中出列，同时此编号入运行泵队列。
　　
　　(2)停止信号:1#～5#低水位脉冲信号，共用信号，此时水泵编号转移从运行泵队列移至备用泵队列
　　
　　入列(入*先出队列):当高水位脉冲信号到达时，使用填表指令(ATT)入表;
　　
　　l出列(出*先出队列):当低水位脉冲信号到达时，使用*先出指令(FIFO)出列。
　　
　　(3)故障出列:包括水泵运行或停止时出现故障时出列，故障泵自动退出运行，并把下一台未运行正常泵作为备用泵，随时等待启动信号。
　　
　　故障定义:空气开关跳闸输出信号、电机热继电器过载。
　　
　　(4)PLC程序设计流程图
　　
　　图2示出PLC程序流程图。　　　　
　　西门子PLC具有良好编程界面，S7-200编程软件STEP7MicroWIN，各子程序及主程序是编写时独立分开，各个子程序可以定义为完成各种单独功能子程序，以主程序调用各个子程序，各子程序之间可以互为调用。本系统设计中，各子程序功能定义及分配如下：　　
　　lSBR0:初始化子程序;
　　
　　lSBR1:备用泵初始入列处理子程序;
　　
　　lSBR2:故障出入列处理子程序;
　　
　　lSBR3:队列移位处理子程序;
　　
　　lSBR4:启停泵处理子程序;
　　
　　lSBR5:定时轮换处理子程序。
　　
　　以1#泵出现故障为例，SBR2子程序中，水泵故障及修复后出入队列部分程序如图3，其中，参数IN1传递为水泵备用队列编号，参数IN2传递为水泵运行队列编号。
　　　　
　　(5)软件编写时应该考虑问题
　　
　　为防止水面波动引起浮球误动作，增加延时2s判断；
　　
　　浮球故障引起上下水位信号中有两个或以上信号同时或短时间内接通，此时只接收一个信号，同时由PLC输出报警，检查故障；　
　
　　因水泵启动方式为Y/△启动，要求电机*启动(即Y/△启动转换完毕)后*水泵后才能启动下一台水泵，同时，减少电机启动时对电网冲击，都不允许两台泵短时间内相继启动，需要对启动两台水泵之间增加一个延时判断，即接收一个启泵信号之后一定时间内不能再接收第二个启泵信号；水泵定时轮换工作。
　　
　　4、结束语
　　
　　本文介绍了多台电机轮换控制一种实现方法，该系统采用西门子S7-200PLC实现多台电机轮换工作及故障自动切换，使水泵工作时间均等，水泵电机寿命延长。该系统设计合理，自投入运行以来一直正常。