本文依据坎市发运站的生活水果抽水的实际情况，从提高系统的自动化和节省能耗及减轻工人的劳动强度出发，利用变频控制技术的自身优势，通过改造高位水池中进水管口，利用压力差的原理，采用PLC控制，实现抽水泵的自动控制。
0.前言
福建煤电公司坎市发运站的生活水泵，负责永定矿K办事办、机修厂、瓦矿、供电所、矿兴中学等，是在永定矿区办事处边上的水源地，用深井水泵将水抽到中学后山的高位水池，由于水池建在高山上，树林茂盛，距离遥远，无法接电安装电动闸阀进行联锁控制。同时因水池容量小，而用水的人多，故此，水泵操作工要频繁抽水。由于用水量的不确定性，导致抽水溢流的状况时有发生，这样，不但造成能耗的浪费，而且，给操作工带来较大的工作压力。2013年10月，我站，针对这一状况进行技改，利用PLC集中控制，变频器及高位水池闸阀的“自动”开关，实现了水泵抽水的自动抽水，从而，不但减少了操作规程人员，并且，减轻了工作压力，再有，取得了可观的经济效益。
1.技术改造
（1）对高位的进水口改造:在进水口安装一个4寸的球形闸阀，将球形闸阀的手柄改造加工，与1.5寸的镀锌管加工成长2米的手柄，另加工一个直径40厘米、高50厘米的密闭圆桶，当为浮力用。用一条1米长的链条的一端与密闭圆桶连接，链条的另一端与长2米的手柄连接。
（2）在水泵房中逆止阀管路的的上方安装一个电压力表，压力表为5公斤。
（3）改造控制:安装PLC模块及变频器。
2.工作原理
当水池中的水位达到设定的高度时，在浮桶浮力的作用下，通过杠杆原理将推动球形闸阀逐步关闭，由于出水口的减小，导致水管中压力的增大，当达到设定值时，电压力表启动,反馈给PLC控制器，PLC控制器发出指令切断电源，从而实现水泵停机。当水池中的水位下降到设定值时，球阀逐步开启，由于设置了电机的延时装置，只有当球阀开启和延时时间到时，电机重新启动，从而实现了水泵的自动抽水。
3.PLC井下排水自动控制系统分层
3.1地面监控主站层
主要由工控机、监控组态软件、工业电视监控系统等设备组成，主要通过光缆与井下PLC、防爆型网络摄像机连接在一起。工控机通过组态软件能实时显示由井下PLC采集并传输的主排水泵的运行数据，有效的存储相关记录，工作人员只要在地面生产指挥中心采用鼠标操作，就能对各栗组的控制工业电视与硬盘录像机可实时显示出来、记录井下工作状况。
3.2控制及通讯管理层
PLC和触摸屏组成的数据采集终端和数据处理系统、电控设备、数据交换设备、信号采集装置等设备组成。PLC负责完成信号处理、逻辑判断、故障诊断、参数记忆等相关功能。经过数据采集、模块采集水位信号决定泵能不能开启以和开启台数,并且根据选择的控制方式按流程启动泵组，以此同时数据采集模块将采集供电电源、电机、水泵的各项参数,比如:检测开关是否带电状态、电机定子温度、轴承温度、泵出水口压力、主排水管流量、水泵前后轴温度等。各数据将在触摸屏上显现出来，然后由数据交换设备传输到地面监控主站。
3.3机械设备层
该自动控制系统是由原煤矿排水系统的设计，就原有排水系统设备的基础上进行改动。除了在电机、水泵和管道上做些机械结构的改动来满足传感器的安装需要，主要对原有排水阀门、注水阀门变成电动可控阀门加装成水泵注水的射流泵或为泵抽真空用的真空泵来满足水泵启动的需要。为保证它们的安全性，防止自动控制系统出现故障时不能正常启动泵组排水，不破坏原排水系统结构形式，保留原始人工操作的方式。这种系统的主要功能是触摸屏组态画面的切换，对各种运行参数进行检测、设定及动态监视,能很好的将历史数据归档及异常信号的报警,有效的检测水仓水位和其它参数,实时控制水泵工作和适时启动水泵，合理调度水粟运行。
4.影响PLC控制系统稳定的因素
PLC是一种自动化程度高、配置灵活的工业生产过程控制装置。其有着很高的可靠性，应用的场合也越来越广，环境越来越复杂，被受到的干扰将越来越多。在PLC控制系统中，PLC本身来说其薄弱环节在I/O端口。来自电源波形的畸变、现场设备所产生的电磁干扰、接地电阻的耦合、输人元件触点的抖动等各种形式的干扰，都可能影响系统不能正常工作。研究影响PLC控制系统的干扰因素，能很好的提高PLC控制系统的抗干扰能力及可靠性作用。
PLC的干扰产生有以下三个因素:（1)电源引人的干扰。雷电冲击、开关操作、大型电力设备启停等等，都将会影响到系统的正常运行，造成PLC系统出现故障。（2)1/0信号线引人的干扰。在使用PLC组成控制系统时，需要和各种通信线路及大小设备连接起来，因此，可能会发生不同的电磁干扰环境，影响PLC系统的运行。（3)接地线引人的干扰。如果接地线处理混乱和电线上的电位分布不等，有可能在成数据换乱，信号失真。
5.PLC控制系统的抗干扰措施
（1）最大限度地抑制干扰源。电源系统的抗干扰措施是为了提髙抑制电网和电压的波动及其变对系统电源产生的干扰,可以使用隔离变压器或低通滤波器的措施来进行解决。或者，使用交流稳压电源来增大抗干扰能力，使用在线式不间断供电源(UPS)来代替PLC控制系统的理想电源。
（2）阻隔祸合通道或衰减干扰信号。输人端有感性负载时，在交流信号输人负载两端并联RC浪涌吸收器或压敏电阻RV等直流信号负载两端并联续流二极管VD或压敏电阻RV或稳压二极管VX或RC浪涌吸收器等。使用多芯信号电缆的时候,避免I/O线和其它控制线共用同一电缆。
（3）降低系统本身对电磁噪声的灵敏度，提高自身抗干扰能力。
6.经济效益
改造后平均开机时间，由每天固定开机抽水20小时，缩短到平均每天15小时，水泵功率为50KW，年节约电费4.5万元，另减少了一名
操作工人，年工资3.5万元，合计每年节约8万元费用。 |
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