一种回转式清污机控制系统的设计

【摘要】本文设计开发了回转式清污机的自动控制系统，该系统具备手动控制、定时控制、液位控制和远程控制多种控制模式，系统具有运行稳定、控制精准、易拓展等特点。本文给出了主电路、控制电路的设计原理图以及程序流程和界面设计。

【关键词】回转式清污机;PLC;多种控制模式

清污机广泛用于发电厂给水、泵站或其他水域的拦污系统中，以清除来自江河海洋等地表水源的杂物，提高水的纯净度，是水处理过程中的第一道屏障。目前回转式清污机的控制部分大多采用传统的继电器控制，控制线路复杂，继电器多，长时间运行后线路老化，频繁出现控制故障。并且随着水处理行业自动化、信息化程度的不断提高，利用PLC对其进行改造，实现清污机的自动控制和远程控制成为其发展方向。本文介绍一种用PLC、触摸屏和智能液位计实现清污机定时、液位、远程等多种控制模式的系统。经过1年多的实践证明，PLC控制安全可靠，满足了清污机自动控制的要求。

1.设备简介

回转齿耙式清污机主体包括：拦污栅栅体、齿耙、驱动传动机构、安全保护装置和电气系统。齿耙应绕拦污栅栅体回转，在拦污栅顶部前向上，至顶部后齿耙向下转动，在顶部将污物顺利卸除。回转齿耙式清污机设有刮污装置，保证其上的污物不回落至栅后闸室内。耙齿能有效清除较长的漂浮植物。回转齿耙式清污机具有良好的自清能力，工作时不发生堵塞现象。回转齿耙式清污机与皮带输送机实现联动控制，即启动任何一台清污机，皮带输送机即联锁启动。当所有清污机停止工作后，皮带输送机继续运行一段时间停止工作。

2.控制要求

（1）清污机采用四种控制模式：①手动控制模式;②定时控制模式;③液位控制模式;④远程控制模式。

①手动控制模式：通过控制柜柜面上的控制按钮、指示灯、仪表以及柜内的控制回路实现清污机的电动控制运行，此控制方式完全独立于PLC实现清污机的运行控制操作。

②定时控制模式：通过PLC控制实现清污机的定时自动运行，且启停时间及运行时间可调。

③水位控制模式：通过PLC采集清污机拦污栅前后水位信号，并自行计算出水位差，根据水位差自动控制清污机的启停。

④远程控制模式：调度中心设有一套整体的自动化监控系统，清污机的控制要接入工程的总体自动化控制系统中，清污机需预留相应的控制接口以备将来系统的接入。

（2）控制柜设有与其它相联系设备的端口，并具有点动、急停（即切断电源）、停止、保护、报警等功能，在手动状态下可以将清污机反转运行。

3.系统设计

根据以上控制要求，本系统的主要元器件选型如表1所示：

表1 主要元器件选型表

元器件 品牌、型号

PLC主机 西门子S7-226

模拟量模块 西门子EM231

人机界面 威伦通MT8070

信号浪涌 魏德米勒

信号隔离器 魏德米勒

电流电压表 斯菲尔

电动机保护器 欣灵

其他低压电器 施耐德

（1）主回路设计：清污机手动可以反转，故主回路为正反转电路。同时设计了电动机综合保护器以实现电机的过载、缺相、过压、欠压等保护。

（2）控制回路设计：要求手动模式下可以脱离PLC实现单独控制，故控制回路设计了自动和手动两种控制方式，其中手动方式还设计了反转控制。

（3）PLC数字量输入回路：如图1所示，系统设计了电源检测、复位检测、清污机和皮带机的手动/自动切换、运行检测和故障检测，同时预留了远控信号端子。

图1 PLC数字量输入回路

（4）PLC数字量输出回路：如图2所示，系统设计了电源指示、运行指示、故障指示、电铃报警、水位异常报警、远程控制/现场控制指示、清污机和皮带机的控制输出。

图2 PLC数字量输出回路

（5）模拟量输入回路：如图3所示，系统设计了两路现场液位计的模拟信号，为避免干扰，系统采用了信号浪涌器和信号隔离器，液位计采用二线制。

图3 PLC模拟量输出回路

本系统的电路设计考虑了过流、过压、过载、缺相等保护，同时考虑了液位信号回路的抗干扰要求，投入使用以来，系统运行很稳定，同时信号采集精度较高，系统设计满足要求。

4.软件编程

（1）PLC编程：PLC程序分别设计了“定时控制”、“液位控制”、“远程控制”三个子程序，通过主程序调用实现对应的控制模式;通过“故障检测”子程序实现对各类故障的检测以及声光报警控制。控制流程图如图4所示。

图4 PLC程序控制流程图

（2）触摸屏组态：触摸屏主要设置了“系统监控”、“定时控制、“液位监控”、“远程控制”和“故障监控”五个画面。其中“系统监控”画面为主画面，可以监控全部设备的运行状态、定时控制、液位控制、远程控制的各种参数状态以及故障显示。如图5所示。

图5 触摸屏的主界面

本系统的程序设计实现了液位控制、定时控制和远程控制的要求;界面设计友好，简单实用，用户很容易习惯系统的操作。

5.结束语

由 PLC 组成的回转式清污机控制系统保护完备，稳定性好，操作简单，能保证清污机系统安全、可靠地工作;测量精准，使该系统可以顺利实现液位控制等多种模式;预留的通讯端口可以很方便的实现以后的系统集成。该系统已经在实际的项目中使用，并运行平稳，具有很大的应用前景。

参考文献

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[2]徐龙.PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用[J].山东工业技术，2013（11）.

[3]石裕财.基于PLC的清污机自动控制改造与实践[J].机械工程与自动化，2008（3）.

作者简介：许峰（1977—），男，山东日照人，硕士，讲师，现供职于山东水利职业学院，研究方向：自动控制技术。