触摸屏和PLC 在市政排水系统中的设计及应用
江国龙1 叶娜2 伍懿君1
（1.河源理工学校 广东河源 517000； 2.河源市高级技工学校 广东河源 517000）

摘要：本文针对由于受地理条件限制的路面因地势低洼，受江河水位暴涨影响市政排水管道不能自然排水的现象。利用触摸屏人机界面、PLC与液位开关相结合，通过泵站进行强制排水，实现无人值守自动控制，阐述了控制系统实现无人操作的可性行。

关键词：触摸屏 PLC 液位开关 自动巡检

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)07-0123-02

1 、系统概述

    在市政工程中，由于种种原因，存在低洼路段。每逢特大暴雨，江河水位就高出低洼路面。从而使低洼路段积水，给交通带来极大的不便，使涉水的车辆死火、损坏、堵塞交通，甚至发生车祸等。需要进行排水系统改造，通过建设泵站，在必要时进行强制排水，采用PLC对此系统进行自动控制。

 

图1 泵站结构示意图

    泵站的结构示意图如图1所示。图中进水井是雨水进入主排水管的入口，主排水管是雨水排向河流的通道，集水池是用来收集雨水，闸门是用来隔离雨水与河水的通道，防止河水倒灌。M1、M2、M3分别为三相异步电动机，其中M1通过减速机构，用来驱动闸门上升与下降；M2、M3分别驱动水泵P1、P2强制排水；A、B、C、D分别为浮球式液位开关，用来检测水位的高低，从而控制闸门的开关，水泵的启动和停止。

 

图2 市政排水系统原理图
 

    市政排水系统原理图见图2所示，由触摸屏、PLC、液位开关、泵站闸门电机构成，触摸屏设计人机界面和软启动，液位开关检测水位位置，PLC进行程序控制，泵站闸门电机控制水泵和闸门运行。

2、电气控制原理图设计

 

图3 电气控制主电路图
 

    本系统电气控制主电路如图3所示。M1为2.2KW三相异步电动机，由KM1、KM2接成正反转互锁电路，M2、M3为22KW三相异步电动机，分别拖动P1与P2水泵做功，且分别由KM3～KM5、KM6～KM8和一台三相自耦变压器组成降压起动电路，达到降低起动电流，减小电网波动的目的。由于KM3～KM8为大功率交流接触器，由中间继电器控制。

3 、控制要求

    当河水上涨至A液位开关时，要求闸门关闸且P1号水泵M2电动机启动。在1号水泵正常工作，如果集水池水位继续上涨至C液位开关时，此时P1水泵排出的排水量不满足雨水的进入量，必须启动M3电动机P2号水泵排水，保证路面不会出现积水现象。当集水池水位下降至B液位开关时，P1、P2号水泵同时停止抽水，防止水位过低或无水时水泵空转而损坏。当河水退落，水位退至A液位开关时，要求闸门上升（开闸）同时无论集水池中此时的水位有多高，水泵都要停止，因为此时雨水已经能够安全自然地排入河中，且路面不会积水，系统此时进入待命状态。

4、PLC 程序设计

4.1 启动与停止

    系统采用转换开关SA切换，当SA接通时，利用SB1～SB7进行手动启动与停止；当SA断开时，通过水位高低使A、B、C、D液位开关产生信号传送给PLC输入端，由PLC程序控制系统自动启动和停止。

4.2 自动巡检

    本系统在不下雨和河水低位时，排水管处于无水状态，为了防止水泵长时间没有运行而锈死，除设置手动巡检外，通过程序设置自动巡检，使系统处于良好的运行状态。读取PLC系统时间，每月10日进行自动巡检，用D8016数据寄存器储存日数据，用D8018数据寄存器四位显示年份数据，并在触摸屏上显示当前日期，部分程序见图4所示。

 

图4 显示自动巡检日期程序
 

4.3 过载保护与报警

    当1号水泵正常运行，因故障过载而停止，为了有效地保证路面不出现积水，利用1号泵的启动信号X21和过载信号X1串联之后作为2号水泵的启动信号，立即启动2号水泵排水。为保证自耦变压器的使用寿命,不管手动还是自动,每2次起动之间必须间隔30秒。另外，系统设置各种运行及故障指示灯，当系统出现故障，报警系统马上发出声光报警信号，方便维修。

5、触摸屏控制设计

    采用RS232通信电缆进行PLC与触摸屏通信，由于选用三菱FX2N系列PLC和三菱GOT1000系列GT1155-QSBD-C触摸屏，利用串行接口USB透明传输直接控制。触摸屏人机界面画面如图5所示。

 

图5 触摸屏人机界面画面
 

6 、结语

    PLC控制系统与传统继电器控制系统相比，具有可靠性强、安全性能高的特点，而且控制线路简单，大大地减少了线路故障。在自动控制方面，实现人工智能化的自动巡检，能实现自动化。

参考文献

[1]黄兆奎主编.水泵风机与站房[M].中国建筑工业出版社,2000.6.
[2]王兰君主编.电工实用线路300 例[M].人民邮电版社,1990.6.
[3]刘守操主编.可编程序控制器技术原理与应用[M].广东工业大学出版社,2003.1.