農(nóng)田灌溉泵機(jī)組的PLC及組態(tài)控制設(shè)計(jì)

高培暢

摘 要：在節(jié)能、高效、可持續(xù)發(fā)展的方針指導(dǎo)下，在農(nóng)田灌溉泵站不斷的進(jìn)步，在不同的環(huán)境，更復(fù)雜的環(huán)境里對(duì)泵站運(yùn)行條件提出了更高的要求。隨著科技的不斷發(fā)展，各種各樣的先進(jìn)技術(shù)不斷的融入到泵站的建設(shè)里。泵站監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建設(shè)將日益完善，泵站的運(yùn)行將逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化和自能化，以保證泵站安全、可靠、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：泵機(jī)組；PLC；組態(tài)控制

1 概述

水泵及水泵站的運(yùn)行要小號(hào)大量的能源，對(duì)一般的城鎮(zhèn)來說，抽取水所消耗的電能將會(huì)很大，會(huì)提高成本，有的地方甚至更高的成本。因此，控制能耗，降低成本對(duì)泵站的節(jié)能來說十分重要。最近幾年，我國(guó)許多泵站采取了節(jié)能降耗的措施。比如有兩臺(tái)水泵和兩臺(tái)配水泵如果采用了從西門子公司引進(jìn)的變頻電動(dòng)機(jī)變速裝置，這樣在大容量水泵機(jī)組采用變頻調(diào)速裝置，運(yùn)行一段時(shí)間后使用變頻器節(jié)約的電費(fèi)就能把購(gòu)買的變頻器的成本收回來。

2 農(nóng)田灌溉泵站工藝流程

為了能實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的目的，泵站采用可編程控制技術(shù)和變頻技術(shù)。利用可編程控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便等特點(diǎn)，能夠更方便的應(yīng)用于實(shí)際的農(nóng)田灌溉中。

3 農(nóng)田灌溉泵機(jī)組的項(xiàng)目設(shè)計(jì)

3.1 液位傳感器的工作原理及選型

液位傳感器是指能感受水位的高度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。要想實(shí)現(xiàn)泵站監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，就得需要通過傳感器對(duì)城市內(nèi)河及外河的實(shí)際水位進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)泵站的長(zhǎng)期遠(yuǎn)程監(jiān)控和無人值守。

本文采用的是超聲波水位傳感器，它是一種非接觸式傳感器，由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測(cè)量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是作為液體高度測(cè)量的理想手段。超聲波傳感器通過發(fā)射一種線性調(diào)頻超聲波，再轉(zhuǎn)換成接收模式來等待接收水位返回的回波，通過給定傳感器在空氣中的聲速，即可計(jì)算出傳感器與水面的距離。

3.2 PLC選型

選擇硬件配置正確的類型是PLC控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題。考慮本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、工作環(huán)境、服務(wù)對(duì)象等方面，本系統(tǒng)需要11個(gè)數(shù)字量輸入，7個(gè)數(shù)字量輸出，而S7-200CPU224XP有14個(gè)數(shù)字量輸入，10個(gè)數(shù)字量輸出，西門子S7-200PLC可完全滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

3.3 I/O分配表

如表1所示為農(nóng)田灌溉泵站機(jī)組PLC的I/O分配表。

3.4 組態(tài)王的設(shè)計(jì)方案

組態(tài)運(yùn)行時(shí)的監(jiān)控畫面時(shí)，如圖2所示，監(jiān)控畫面中顯示出了農(nóng)田灌溉泵站的工作流程，可以通過點(diǎn)擊組態(tài)監(jiān)控界面中的控制按鈕，進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

在本課題中使用組態(tài)王6.53，可以完成：

（1）使用簡(jiǎn)單明了的畫面控制泵站機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)。

（2）使用組態(tài)控制按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)自動(dòng)的切換。

（3）設(shè)計(jì)泵的流動(dòng)效果顯示現(xiàn)場(chǎng)的水流的流量。

（4）顯示生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)的電壓、電流、頻率和流量。

4 結(jié)束語(yǔ)

本課題利用組態(tài)王6.53作為組態(tài)畫面的現(xiàn)實(shí)和監(jiān)控系統(tǒng)，其通過通信電纜與PLC進(jìn)行通信，將農(nóng)田灌溉泵站控制系統(tǒng)的通過超聲傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)上面，操作員還可以在上位機(jī)上實(shí)時(shí)的對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，最終達(dá)到所預(yù)期的控制要求。

另外，本論文篇幅有限，沒有設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的控制電路圖和PLC程序，讀者可自行設(shè)計(jì)。

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