觸摸屏和PLC 在市政排水系統中的設計及應用
江國龍1 葉娜2 伍懿君1
（1.河源理工學校 廣東河源 517000； 2.河源市高級技工學校 廣東河源 517000）

摘要：本文針對由于受地理條件限制的路面因地勢低洼，受江河水位暴漲影響市政排水管道不能自然排水的現象。利用觸摸屏人機界面、PLC與液位開關相結合，通過泵站進行強制排水，實現無人值守自動控制，闡述了控制系統實現無人操作的可性行。

關鍵詞：觸摸屏 PLC 液位開關 自動巡檢

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)07-0123-02

1 、系統概述

    在市政工程中，由于種種原因，存在低洼路段。每逢特大暴雨，江河水位就高出低洼路面。從而使低洼路段積水，給交通帶來極大的不便，使涉水的車輛死火、損壞、堵塞交通，甚至發生車禍等。需要進行排水系統改造，通過建設泵站，在必要時進行強制排水，采用PLC對此系統進行自動控制。

    泵站的結構示意圖如圖1所示。圖中進水井是雨水進入主排水管的入口，主排水管是雨水排向河流的通道，集水池是用來收集雨水，閘門是用來隔離雨水與河水的通道，防止河水倒灌。M1、M2、M3分別為三相異步電動機，其中M1通過減速機構，用來驅動閘門上升與下降；M2、M3分別驅動水泵P1、P2強制排水；A、B、C、D分別為浮球式液位開關，用來檢測水位的高低，從而控制閘門的開關，水泵的啟動和停止。

圖2 市政排水系統原理圖
 

    市政排水系統原理圖見圖2所示，由觸摸屏、PLC、液位開關、泵站閘門電機構成，觸摸屏設計人機界面和軟啟動，液位開關檢測水位位置，PLC進行程序控制，泵站閘門電機控制水泵和閘門運行。

2、電氣控制原理圖設計

圖3 電氣控制主電路圖
 

    本系統電氣控制主電路如圖3所示。M1為2.2KW三相異步電動機，由KM1、KM2接成正反轉互鎖電路，M2、M3為22KW三相異步電動機，分別拖動P1與P2水泵做功，且分別由KM3～KM5、KM6～KM8和一臺三相自耦變壓器組成降壓起動電路，達到降低起動電流，減小電網波動的目的。由于KM3～KM8為大功率交流接觸器，由中間繼電器控制。

3 、控制要求

    當河水上漲至A液位開關時，要求閘門關閘且P1號水泵M2電動機啟動。在1號水泵正常工作，如果集水池水位繼續上漲至C液位開關時，此時P1水泵排出的排水量不滿足雨水的進入量，必須啟動M3電動機P2號水泵排水，保證路面不會出現積水現象。當集水池水位下降至B液位開關時，P1、P2號水泵同時停止抽水，防止水位過低或無水時水泵空轉而損壞。當河水退落，水位退至A液位開關時，要求閘門上升（開閘）同時無論集水池中此時的水位有多高，水泵都要停止，因為此時雨水已經能夠安全自然地排入河中，且路面不會積水，系統此時進入待命狀態。

4、PLC 程序設計

4.1 啟動與停止

    系統采用轉換開關SA切換，當SA接通時，利用SB1～SB7進行手動啟動與停止；當SA斷開時，通過水位高低使A、B、C、D液位開關產生信號傳送給PLC輸入端，由PLC程序控制系統自動啟動和停止。

4.2 自動巡檢

    本系統在不下雨和河水低位時，排水管處于無水狀態，為了防止水泵長時間沒有運行而銹死，除設置手動巡檢外，通過程序設置自動巡檢，使系統處于良好的運行狀態。讀取PLC系統時間，每月10日進行自動巡檢，用D8016數據寄存器儲存日數據，用D8018數據寄存器四位顯示年份數據，并在觸摸屏上顯示當前日期，部分程序見圖4所示。

圖4 顯示自動巡檢日期程序
 

4.3 過載保護與報警

    當1號水泵正常運行，因故障過載而停止，為了有效地保證路面不出現積水，利用1號泵的啟動信號X21和過載信號X1串聯之后作為2號水泵的啟動信號，立即啟動2號水泵排水。為保證自耦變壓器的使用壽命,不管手動還是自動,每2次起動之間必須間隔30秒。另外，系統設置各種運行及故障指示燈，當系統出現故障，報警系統馬上發出聲光報警信號，方便維修。

5、觸摸屏控制設計

    采用RS232通信電纜進行PLC與觸摸屏通信，由于選用三菱FX2N系列PLC和三菱GOT1000系列GT1155-QSBD-C觸摸屏，利用串行接口USB透明傳輸直接控制。觸摸屏人機界面畫面如圖5所示。

圖5 觸摸屏人機界面畫面
 

6 、結語

    PLC控制系統與傳統繼電器控制系統相比，具有可靠性強、安全性能高的特點，而且控制線路簡單，大大地減少了線路故障。在自動控制方面，實現人工智能化的自動巡檢，能實現自動化。

參考文獻

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