空分工藝循環(huán)水泵電控系統(tǒng)的改造

魏文建

（北方銅業(yè)股份有限公司侯馬冶煉廠，山西 侯馬 043000）

1 概述

北方銅業(yè)股份有限公司侯馬冶煉廠空分車間循環(huán)泵、給水泵承擔(dān)著工藝設(shè)備冷卻的重要任務(wù)，8臺(tái)水泵電氣控制部分既有電氣聯(lián)鎖，又有同儀表的流量、壓力聯(lián)鎖。北京設(shè)計(jì)院在1997年設(shè)計(jì)的電控系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的繼電器控制方式。由于接點(diǎn)較多，非常容易出現(xiàn)故障，且電氣回路接線復(fù)雜、查找故障困難，給檢修工作帶來很大不便，給工藝的正常運(yùn)行造成安全隱患。2010年9月侯馬冶煉廠設(shè)備檢修期間，將其聯(lián)鎖部分的繼電器控制改造為用可編程控制器PLC控制，不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，而且簡(jiǎn)化了控制接線，便于故障的判斷與查找。

圖1 原繼電器控制原理圖

圖2 PLC輸入輸出接線圖

2 原水泵電控系統(tǒng)工作原理及存在的問題

工藝中各有兩臺(tái)循環(huán)泵，兩臺(tái)給水泵共計(jì)8臺(tái)泵，兩臺(tái)泵工作方式為一用一備。具體動(dòng)作原理見圖1。采用1#泵運(yùn)行、2#泵備用的工作方式時(shí)，當(dāng)1#泵轉(zhuǎn)換開關(guān)1SA放在手動(dòng)位置，2#泵轉(zhuǎn)換開關(guān)2SA放在自動(dòng)位置，按下起動(dòng)按鈕1SF，接觸器1 kM得電吸合，1#泵起動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)1SF的機(jī)械聯(lián)鎖接點(diǎn)閉合，接通中間繼電器1 KA1，為時(shí)間繼電器KT得電做好準(zhǔn)備。當(dāng)1#泵出現(xiàn)故障，熱繼電器1 KH常閉接點(diǎn)斷開，接觸器1 KM失電，其常閉接點(diǎn)接通，時(shí)間繼電器KT得電，經(jīng)過整定的時(shí)間（2 s）后，其延時(shí)常開接點(diǎn)閉合，中間繼電器1KA3得電，1KA3串接在自動(dòng)回路中的常開接點(diǎn)閉合，接觸器2KM得電，2#泵起動(dòng)運(yùn)行。另外，在循環(huán)水流量小于480 m3/h(給水泵的壓力低于4.8 MP)時(shí)，從儀表專業(yè)送來的P(L)接點(diǎn)閉合，中間繼電器1KA2得電，1KA2串接在自動(dòng)回路中的常開接點(diǎn)閉合，接觸器2KM得電，2#泵也起動(dòng)運(yùn)行。采用2#泵運(yùn)行、1#泵備用的工作方式情況同上。

由以上可以看出，每?jī)膳_(tái)泵就有4個(gè)中間繼電器、1個(gè)時(shí)間繼電器參與工作，由于大量觸點(diǎn)存在，且繼電器較容易損壞，因此導(dǎo)致故障頻繁發(fā)生。為此，本廠決定采用PLC對(duì)其進(jìn)行改造。

圖3 PLC梯形圖

表1 PLC程序

3 硬件設(shè)計(jì)和輸出繼電器描述

本廠的改造思想是去掉原控制系統(tǒng)中的各個(gè)繼電器（KT、1KA1、2KA1、KA2、KA3），將其用 PLC當(dāng)中的邏輯繼電器代替。基于本廠廣泛使用日本立石電機(jī)公司的OMRON系列PLC，考慮到通用性，選用PLC型號(hào)為CMP1A-30CDR-A，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為18/12點(diǎn)，交流電源繼電器輸出方式。輸入回路采用24 V DC電源，輸出回路采用220 V AC電源。

PLC的輸入/輸出接線圖見圖2。

PLC輸出采用了中間繼電器KA-1～KA-8(繼電器型號(hào)為OMRON MY4NJ，220V AC)用來隔離，以保護(hù)PLC輸出端子，同時(shí)可以節(jié)約輸出點(diǎn)。其中，KA-1～KA-4為8臺(tái)泵的自動(dòng)回路接點(diǎn)輸出繼電器，每個(gè)繼電器各有兩對(duì)常開接點(diǎn)串接到兩臺(tái)泵的自動(dòng)回路中，以代替圖1中的KA2和KA3的并聯(lián)接點(diǎn)。當(dāng)PLC中的自動(dòng)開泵條件滿足時(shí)，相對(duì)應(yīng)的KA-1～KA-4繼電器閉合，其接點(diǎn)接通泵的自動(dòng)回路，啟動(dòng)備用泵。KA-5～KA-8繼電器各有一對(duì)常開接點(diǎn)串接到報(bào)警電鈴和指示燈的電源回路中（原電鈴和指示燈需改變接線，通過KA-5～KA-8的接點(diǎn)接入到AC220 V電源中）；當(dāng)運(yùn)行泵故障停止后，相對(duì)應(yīng)的KA-5～KA-8繼電器閉合，其接點(diǎn)接通電鈴和指示燈的電源，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。此時(shí)，將解除按鈕SA1～SA4扭到斷開位置，解除報(bào)警信號(hào)。

4 軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的梯形圖全部采用最基本的邏輯指令完成，并保持了原繼電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，因此直觀、易懂。

根據(jù)原電控系統(tǒng)工作原理繪制出梯形圖，見圖3。

根據(jù)梯形圖寫出PLC程序，見表1。

5 結(jié)束語(yǔ)

改造完成后的電控系統(tǒng)用1個(gè)PLC取代了原先16個(gè)中間繼電器和4個(gè)時(shí)間繼電器，通過半年多的應(yīng)用實(shí)踐證明，采用PLC對(duì)復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造是非常成功的，不僅簡(jiǎn)化了控制接線，便于故障的判斷與查找，而且控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性大大提高。