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1、 宜顺论文网 www.13LW.com内容摘要本公司是一家重工业企业，是用电、用水大户，确保其生产供水是一项十分重要的事项。一期的供水系统已使用多年，系统设备陈旧、原始，在企业规模逐渐扩大的今天，此系统已跟不上生产用水的质量和稳定性，为不影响生产，必须要有一套优质的自动化供水系统，更新已刻不容缓。一期水泵房有两台抽水泵，大泵电机 55KW 采用自耦降压起动，小泵电机 30KW 采用星三角降压起动，现在把两台控制柜二合为一,利用 PLC 控制接触器实现一台自耦变压器控制二台水泵起动,并结合液位传感器、触摸屏等对系统起动、停止进行自动化设计。关键词： 水泵,PLC,自耦变压器降压起动,液位变送器,
2、触摸屏 宜顺论文网 www.13LW.com目 录一、概述 - 1二、一控二自耦降压供水系统设计 1（一） 主电气回路设计 - 1（二） 控制回路设计及 PLC 选择-2（三） 液位变送器 4（四） 触摸屏 5（5） PLC 梯形图编程 - 5三、系统性价比和发展前景10四、结束语 - 11参考文献 - 11 宜顺论文网 www.13LW.com 宜顺论文网 www.13LW.com一、概述一期水泵房需要经常人工巡查，操作启停，观察水塔液位并且水泵电机偶尔还要烧掉，拆、装非常不便。控制系统配置相对落后，机组的启、停控制主要依赖值班人员的手工操作，水塔液位也需经常去巡看，操作人员稍不在意，水塔的
3、水就溢出来或见底，而且手动控制无法对水塔液位变化及时作出恰当反应，管路压力无法保证，机组通常处于超压状态运行，效率低、耗电大，还给生产用水质量、稳定性带来影响。这几年船舶行业是低谷期、困难期，我们作为维修工不能一概抛弃旧设备、旧系统，必须在节能降耗，合理利用的基础上进行改造、更新。由于在工作期间对各类泵接触较多，决定在企业原有水泵供水系统的基础上进行自动化设计。泵房内有二台水泵，大泵电机 55KW 采用自耦降压起动，小泵电机 30KW 采用星一三角降压起动，为使水泵能根据水塔液位自动启、停，减少人工操作和查看水位，在水塔里安装一只浮球开关，并把线路串入到小泵电机星三角降压起动回路中，在一定程度
4、上起到了半自动化，但是浮球开关在水位上、下设定液面时，因水波影响会引起系统误动作，并烧电机的现象还是偶尔存在。如星一三角起动的小水泵，时间继电器偶尔要坏，引起星一三角转换不灵或不能转换，导致电机长时间星形运行，出力不足，电机烧损，其它中间继电器因频繁起动、过流等也常常损坏。这些使用传统的时间继电器、中间继电器等一些电气元件，接线复杂，可靠性低，故障率高并且查找困难，给维修、维护工作带来麻烦，同时供水系统的不稳定、不可靠给生产进度带来严重影响。为了改变这一现状，我经过仔细研究，运用已学知识，并查阅大量资料，在原先控制系统上设计了一套符合生产实际所需的自动控制系统。在利用原有主回路的情况下，采用
5、PLC 控制取代传统的电气控制回路，即节约了资金，又利于在原有设备上进行改造。二、一控二自耦降压供水系统设计（一） 主电气回路设计鼠笼型异步电动机常用串电阻串电抗降压起动、星三角降压起动和用自耦变压器起动等方式，相比之下，用自耦变压器降压起动效果比较好。自耦变压器降压起动是一种在大容量电机起动中常用的方法，其在启动时选用 65%额定电压，经过一定时间电机运行到正常转速时自耦变压器退出运行，电机在额定电压下运行。如果用一台自耦变压器控制二台电机启动，那是一种经济有效的启动控制方式。在一期水泵房原有基础上，我把两台泵的控制柜二合为一，均采用大泵的自耦变压器启动，主电气控制回路见图一。主电气回路工作
6、过程： 宜顺论文网 www.13LW.com合上空气开关 QF1、QF2、QF3，当接触器 KM01 吸合时，自耦变压器工作，接触器 KM12 吸合，1 号泵自耦降压启动，30 秒后 KM01、KM12 放开，KM11 吸合，1号泵全压运行。2 号泵工作过程也是如此。图 一（二）控制回路设计及 PLC 选择新系统的控制回路设计，需要考虑手动、自动、1 号 2 号泵选择、故障切换、报警指示等功能，当水塔液位低于某设定值时，选择水泵投入运行，液位高于某值停止抽水，控制室有液位显示比较直观。用 PLC 程序软件取代原电控系统中的时间继电器和中间继电器，仅利用原有的五个交流接触器，一个自耦变压器，使电
7、控系统的体积大大减小，结构紧凑美观，因此整个电控系统的故障率大为降低，可靠性、稳定性也提高，有利于水泵的运行寿命、经济效益和确保生产用水。PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。由中央处理单元(CPU)、存储器、输入/输出模块、扩展模块、编程器、电源组成。PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在 PLC 运行时，CPU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺 宜顺论文网 www.13LW.com序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开
8、始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC 在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新存入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC 在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并
9、通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。采用 PLC 来控制自耦变压器的降压启动有三个好处：(1)可靠性高，抗干扰能力强。 （2）组合灵活，使用方便。 （3）便于编程，改变程序灵活，适合于不同控制对象对控制功能和控制规模的不同要求。根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行 I/O 点数和 I/O 点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有软硬件资源余量而不浪费资源的机型（小、中、大型机器） 。还有根据 PLC 输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC 输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器
10、输出，还是晶体管输出，或晶闸管输出。不同的负载选择不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。PLC 对水泵的控制，使通过采用连接在它输入端上的主令器件（如方式选择开关、操作按扭、限位开关等） 开闭状态，利用程序软件产生相应的控制信号，施加于连接在输出端上的执行元件（如继电器、接触器等）而进行控制的。因此，首先对 PLC 的开关量输入信号和开关量输出信号数进行准确统计并留有扩展余量。根据此供水系统的各种主令器件、转换元件及接触器和指示灯的数量统计，再结合系统比较简单和成本上的核算，不必要选择国外的三菱、西门子等产品，在这里选择国产无锡的信捷 PLC 比较经济、实惠、可靠，PLC 可编程控制器选
11、继电器输出型（XC324RE） ，输入点 14 点，输出点 10 点，还有考虑到液位传感器有模拟量输入，另加一个同型号的（XCE4AD）模拟量输入输出 PLC 模块。PLC 控制电路输入/输出（I/O）见图二。 宜顺论文网 www.13LW.com图 二（三）液位变送器浮球开关是用常开、常闭硬触点来控制水泵电机启动、停止，有控制电流通过，频繁动作比较容易会坏，而且当水位在上、下设定液面时，因水波影响会使浮球开关浮动，引起水泵启、停误动作，如果用时间继电器或其他中间继电器去解决这个问题，会使系统更复杂，故障率增加，问题查找更困难，而采用液位变送器就可避免以上问题，使控制回路大大简化。MPM489
12、W 型液位变送器是一种全密封潜入式扩散硅液位测量仪表。改型变送器选用经过长期稳定性和可靠性试验的压阻式 OEM 压力传感器及高精度的变送器专用电路装入一个不锈钢壳体组成。一体化的结构和标准化的信号，为现场适用和自动化控制提供了方便。专用电缆与外壳密封连接，可长期投入与变送器结构材料相兼容的液体中使用。MPM489W 型液位变送器具有体积小、重量轻、长期稳定性好，适用于医药、冶金、电厂、矿山、城市供排水、水文勘探等领域进行水位或液位测量与控制。 液位变送器的作用主要是把水塔液位的压力模拟量转换成数字量，在这里选择成熟的麦克 MPM489W 型液位变送器，类型:投入式液位变送器，测量精度： 宜顺论文网 www.13LW.com0.2，材质：316 不锈钢，输出信号：420mA。（四） 触摸屏触控屏的基本原理是，用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触控屏时，所触摸的位置 ( 以坐标形式 ) 由触控屏控制器检测，并通过接口 ( 如 RS-232 或 RS-485 串行口 ) 将触摸信息传到 PLC ，从而确定输入的信息。触摸屏系统一般包括两个部分：触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测
