西門子S7-200在多臺潛水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1、引言
　　
　　化工廠、電子廠漂染沖洗液或電鍍沖洗液等工業(yè)廢水為合乎排放要求，必須分離、沉淀等多級處理，使用污水潛水泵對此工業(yè)污水進(jìn)行提升、匯集、調(diào)節(jié)等處理。PLC因其經(jīng)濟(jì)性、靈活性可靠性而到廣泛應(yīng)用，PLC軟件可以完成傳統(tǒng)接觸器繼電器式控制無法實(shí)現(xiàn)控制功能，程序編制修改靈活方便。西門子S7-200系列PLC因結(jié)構(gòu)緊湊，編程簡單方便、指令豐富、功能齊全而到廣大工程技術(shù)人員喜愛，廣泛應(yīng)用于各種中小型自動(dòng)控制系統(tǒng)之中。
　　
　　2、系統(tǒng)控制要求
　　
　　系統(tǒng)要求控制5臺45kW潛水污水泵輪換工作，具有故障自投、互為備用功能，以保證某臺水泵出現(xiàn)故障時(shí)，其它水泵能及時(shí)投入使用。水泵啟停液位控制器使用浮球控制器5個(gè)，分為五級水位控制，每個(gè)浮球高水位作為啟泵信號使用，低水位作為停泵信號使用。
　　
　　3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　
　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為手動(dòng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分，手動(dòng)控制系統(tǒng)作為一種應(yīng)急控制而存，自動(dòng)控制系統(tǒng)使用PLC實(shí)現(xiàn)。
　　
　　3.1自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
　　
　　為實(shí)現(xiàn)多臺水泵輪換啟停及故障自投功能，一個(gè)可行設(shè)計(jì)方法是使用西門子S7-200系列微型PLC(CPU224)入表指令(ATT)及先入先出指令(FIFO)，將5臺水泵作為一個(gè)隊(duì)列，當(dāng)水泵運(yùn)行或故障時(shí)出列，水泵故障排除或低水位停止時(shí)入列。例如，隊(duì)列中原來水泵啟動(dòng)工作順序?yàn)?2345循環(huán)啟動(dòng)，當(dāng)3#泵故障時(shí)出列，水泵啟動(dòng)次序?yàn)?245循環(huán)啟動(dòng)，當(dāng)3#泵修復(fù)正常后，水泵工作次序?yàn)?2453循環(huán)啟動(dòng)，如此類推，如圖1所示。，我們將正常*水泵作為一個(gè)備用泵隊(duì)列，將正運(yùn)行水泵作為運(yùn)行泵隊(duì)列，隊(duì)列中水泵出入來實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)循環(huán)啟動(dòng)功能。　　　　
　　3.2軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)
　　
　　本控制系統(tǒng)中，5臺水泵熱繼電器故障輸入及5個(gè)高水位信號輸入共10個(gè)輸入點(diǎn)，5個(gè)啟動(dòng)水泵及一個(gè)報(bào)警輸出點(diǎn)共6個(gè)輸出點(diǎn)，西門子CPU224具有12個(gè)輸入點(diǎn)，10個(gè)輸出點(diǎn)，已滿足使用要求。
　　
　　(1)啟動(dòng)信號:1#～5#高水位脈沖信號，共用信號，水泵啟動(dòng)時(shí)代表水泵隊(duì)列編號(1#～5#)從備用泵隊(duì)列中出列，同時(shí)此編號入運(yùn)行泵隊(duì)列。
　　
　　(2)停止信號:1#～5#低水位脈沖信號，共用信號，此時(shí)水泵編號轉(zhuǎn)移從運(yùn)行泵隊(duì)列移至備用泵隊(duì)列
　　
　　入列(入*先出隊(duì)列):當(dāng)高水位脈沖信號到達(dá)時(shí)，使用填表指令(ATT)入表;
　　
　　l出列(出*先出隊(duì)列):當(dāng)?shù)退幻}沖信號到達(dá)時(shí)，使用*先出指令(FIFO)出列。
　　
　　(3)故障出列:包括水泵運(yùn)行或停止時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)出列，故障泵自動(dòng)退出運(yùn)行，并把下一臺未運(yùn)行正常泵作為備用泵，隨時(shí)等待啟動(dòng)信號。
　　
　　故障定義:空氣開關(guān)跳閘輸出信號、電機(jī)熱繼電器過載。
　　
　　(4)PLC程序設(shè)計(jì)流程圖
　　
　　圖2示出PLC程序流程圖。　　　　
　　西門子PLC具有良好編程界面，S7-200編程軟件STEP7MicroWIN，各子程序及主程序是編寫時(shí)獨(dú)立分開，各個(gè)子程序可以定義為完成各種單獨(dú)功能子程序，以主程序調(diào)用各個(gè)子程序，各子程序之間可以互為調(diào)用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，各子程序功能定義及分配如下：　　
　　lSBR0:初始化子程序;
　　
　　lSBR1:備用泵初始入列處理子程序;
　　
　　lSBR2:故障出入列處理子程序;
　　
　　lSBR3:隊(duì)列移位處理子程序;
　　
　　lSBR4:啟停泵處理子程序;
　　
　　lSBR5:定時(shí)輪換處理子程序。
　　
　　以1#泵出現(xiàn)故障為例，SBR2子程序中，水泵故障及修復(fù)后出入隊(duì)列部分程序如圖3，其中，參數(shù)IN1傳遞為水泵備用隊(duì)列編號，參數(shù)IN2傳遞為水泵運(yùn)行隊(duì)列編號。
　　　　
　　(5)軟件編寫時(shí)應(yīng)該考慮問題
　　
　　為防止水面波動(dòng)引起浮球誤動(dòng)作，增加延時(shí)2s判斷；
　　
　　浮球故障引起上下水位信號中有兩個(gè)或以上信號同時(shí)或短時(shí)間內(nèi)接通，此時(shí)只接收一個(gè)信號，同時(shí)由PLC輸出報(bào)警，檢查故障；　
　
　　因水泵啟動(dòng)方式為Y/△啟動(dòng)，要求電機(jī)*啟動(dòng)(即Y/△啟動(dòng)轉(zhuǎn)換完畢)后*水泵后才能啟動(dòng)下一臺水泵，同時(shí)，減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)沖擊，都不允許兩臺泵短時(shí)間內(nèi)相繼啟動(dòng)，需要對啟動(dòng)兩臺水泵之間增加一個(gè)延時(shí)判斷，即接收一個(gè)啟泵信號之后一定時(shí)間內(nèi)不能再接收第二個(gè)啟泵信號；水泵定時(shí)輪換工作。
　　
　　4、結(jié)束語
　　
　　本文介紹了多臺電機(jī)輪換控制一種實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC實(shí)現(xiàn)多臺電機(jī)輪換工作及故障自動(dòng)切換，使水泵工作時(shí)間均等，水泵電機(jī)壽命延長。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，自投入運(yùn)行以來一直正常。