信息化時代下，采用 PLC 控制系統對泵站運行狀況進行精確把握成為當前主流模式，同時 PLC 系統的信號傳輸更加穩定，更能夠保證截污泵站的穩定運行。建立 PLC 的農村截流污水泵站自動控制系統非常必要。既滿足當下對新技術的需求和應用，也可起到經濟效益和環境效益 [1]。

 

1 自控設計

1.1 設計原則

泵站自控系統是指在沒有人為直接參與的情況下，利用外加的 PLC 控制器，使泵站內設備根據某個工作狀態或參數按照預定的規律穩定運行。

 

自控系統的軟硬件的配置符合國家和國際上有關標準，確保產品的可靠性、開放性，以滿足產品的后期開發、升級和遠期擴展的需要 [2-3]。設備選型立足于可靠性和先進性，除電磁流量計選用中外合資產品外，超聲波液位計、各種分析儀表及 PLC 可編程序控制器等均采用國際知名品牌，控制系統必須工業級設備。

 

1.2 設備選型

根據工程的工藝特點及控制系統的需要，在污水泵房設置超聲波液位計。檢測儀表配置滿足工藝流程檢測要求、工藝設備控制要求和安全生產要求，其選型立足于可靠性、先進性，并確保工藝的精度要求和實時要求以及維護方便，運行穩定、性價比從優的原則。儀表還需帶現場顯示功能，并具有 4-20mA 標準信號輸出，其檢測值送入泵站現場的 PLC 或就近送入遠程 I/O。位于室外儀表的變送器應帶有遮陽罩。所有儀表外殼防護等級為 IP65 以上，可能被水淹沒的儀表外殼防護等級應為 IP68。所有儀表輸出信號為 4-20mA。儀表電源為 220VAC 或 24VDC。設備工況信號輸出采用常規 I/O 形式。

 

1.3 運行模式

水泵設置自動（液位信號）、手動及遠程無線三種方式控制。通訊網絡分為三層，第一層為中央－現場監控層，第二層為現場控制主站至管理中心的工業以太網，第三層為現場監控層?，F場控制主站至現場儀表及設備用常規 I/O 電纜連接 [4]。

 

根據設備運行要求，泵站設置 PLC 自動化控制系統，設定 PLC 控制單元控制參數，直接控制有關設備。既可以在機旁箱（柜）或者開關（控制）柜上進行手動控制，也可以（通過 PLC）實現自動控制。泵站自動控制系統能和污水處理控制中心通信，自控系統對工藝設備進行監控，以確保出水的穩定。

 

1.4 監控對象

農村截污泵站主要包括進出水渠道、格柵除污機、螺旋壓榨機、進出水閥門、變壓器間、集水井以及控制中心。其監控對象主要為泵房內水泵、電磁流量計、超聲波液位計以及截流井的電動閘門。

 

1.5 防雷、接地

關于防雷、過電壓保護及接地的設計如下：控制室、現場的電源進線均設雷電保護裝置?？刂葡到y通訊訊道端口 ( 非光纜通訊 ) 及現場儀表 (4-20mA) 端口配置防雷裝置。工程常采用等電位接地方式，控制系統保護接地、防雷電感應接地及工作接地與電氣接地共用，接地電阻＜ 1Ω。

 

1.6 系統配置

系統主要由以下部分組成：CPU 模塊，通訊模塊，數字量輸入、輸出模塊，模擬量輸入、輸出模塊，電源模塊，編程軟件，中間繼電器，信號隔離器，開關電源，觸摸屏。工程泵站各 PLC 柜硬件設置均一致，具體數量情況由設備數量確定。泵站控制系統人機界面如圖 1 所示。

 

2 控制流程

1）以泵站安裝三臺水泵為例，在泵房內設置超聲波液位計，當農村污水量集中至泵站，而使液位計探測的液位超過S1（低水位）時，液位計信號反饋至 PLC 模塊，PLC 指令水泵系統自動啟動其中一臺水泵；當污水量繼續增加，泵站內液位達到 S2（高水位 ) 液位時，PLC 指令三臺水泵全部啟動；直至液位回落后則關閉兩臺水泵；zui終當液位重新低于 S1 時，水泵停止運行。三臺水泵互為備用，以運行時間為分界點，每運行 1h 則進行自動切換。

2）當水泵出現故障時，控制柜面板故障指示燈點亮，同時于觸摸屏上顯示故障水泵編號。PLC 能夠自動感知并強制停止運行，以避免造成更大的故障損失。

 

3）以上述泵站涵蓋 6 個截流井為例，每個截流井設置一個電動閘門，既可以通過在現場設置就地操作箱進行人工控制，同時將操作箱信號接入泵站 PLC 系統，可在泵站處對電動閘門進行集中控制。

4）該 PLC 系統同時包括遠程無線傳輸模塊，可通過搭建集控中心或無線終端（計算機端或手機端），實現泵站及截流井的遠程控制。

5）水泵的自動控制系統原理如圖 2 所示。

 

3 結束語

在農村截污泵站系統中，PLC 自動控制系統發揮著日益重要的作用，一方面可實現泵站內設備的自動運行，降低人工成本和設備維護成本，另一方面能夠保證截污泵站的持續、正常運行。其在很大程度上能減少因監控不及時而引起的污水排河的發生，對生態環境保護具有重要意義。

 

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