引言 　　總裝機容量1000kW以下的小型泵站在農田水利、防洪排澇泵站中占有相當大的比例，采用傳統的單機控制和集中控制方式，運行管理成本較高，尤其在裝機容量100kW以下的農田灌溉和作物噴管工程中的群布式小型泵站，使用人工值守運行，運行人工費用占運行成本較大比例。為了降低小型泵站運行費用，提高小型泵站的自動化程度，根據小型泵站的運行工藝特點，采用可編程序控制器（PLC）進行控制，通過設定運行程序對整座泵站進行運行和監控，實現半無人值守或無人值守。通過無線傳輸設備聯網，可以實現數十公里范圍內多泵站無人值守泵站群控運行，大大降低小型泵站運行人工費用，讓有限的運行費用更多的用于泵站設備改造、維修和維護，更有效提高泵站設備完好率和可用保證率。 一、數據自動采集與檢測 　　數據自動采集與檢測主要分為兩類；模擬量數據和數字量數據。 　　模擬量檢測的數據主要有：水位、電機工作電流、水泵軸溫、電機溫度、流量；數字量檢測的數據主要有：水泵高壓啟動柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態、電動閥的工作狀態與啟閉位置、真空泵工作狀態、電磁閥狀態、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力。 　　數據自動采集主要由PLC實現，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續檢測水倉水位，將水位變化信號進行轉換處理，計算出單位時間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，控制排水泵的啟停。電機電流、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監測水泵、電機的運行狀況，超限報警，以避免水泵和電機損壞。PLC的數字量輸入模塊將各種開關量信號采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據，控制排水泵的啟停。 　　在數據采集過程中，模擬量信號的處理是將模擬信號變換成數字信號（A/D轉換），其變換速度由采樣定律確定。一般情況下，采樣頻率應為模擬信號中最高頻率成分的２倍以上，這樣經A/D變換的精度可完全恢復到原來的模擬信號精度。A/D變換的精度取決于A/D變換器的位數。同時，PLC所采用的A/D模塊均以積分方式變換，可使輸入信號的尖峰噪音和感應噪聲平均化，適用于噪音嚴重的工業場所。 　　 二、系統功能及特點 　　（１）、PLC控制程序采用模塊化結構，系統可按程序模塊分段調試，分段運行。該程序結構具有清晰、簡捷、易懂，便于模擬調試，運行速度快等特點。 　　（２）、系統根據水位和壓力控制原則，自動實現水泵的輪換工作，延長了水泵的使用壽命。 　　（３）、系統可根據投入運行泵組的位置，自動選擇啟動就近的真空泵，若在程序設定的時間內達不到真空度，便自動啟動備用真空泵。 　　（４）、系統根據電網負荷和供電部門所規定的平段、谷段、峰段供電電價時間段，以“避峰填谷”原則確定開、停水泵時間，從而合理地利用電網信息，提高礦井的電網運行質量。 　　（５）、PLC自動檢測水位信號，計算單位時間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行臺數，合理地調度水泵運行。 　　（６）、在觸摸屏上動態監控水泵及其附屬設備的運行狀況，實時顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數，超限報警，故障畫面自動彈出，故障點自動閃爍。具有故障記錄，歷史數據查詢等功能。 　　（７）、系統具有通訊接口功能，PLC可同時與觸摸屏及地面監測監控主機通訊，傳送數據，交換信息，實現遙測遙控功能。 　　（８）、系統保護功能有以下幾種。 　　超溫保護：水泵長期運行，當軸承溫度或定子溫度超出允許值時，通過溫度保護裝置及PLC實現超限報警。 　　流量保護：當水泵啟動后或正常運行時，如流量達不到正常值，通過流量保護裝置使本臺水泵停車，自動轉換為啟動另一臺水泵。 　　電動機故障：利用PLC及觸摸屏監視水泵電機過電流、漏電、低電壓等電氣故障，并參與控 　　電動閘閥故障：由電動機綜保監視閘閥電機的過載、短路、漏電、斷相等故障，并參與水泵的聯鎖控制。 　　（９）、系統控制具有自動、半自動和手動檢３種工作方式。 　　 三、 系統方案 　　1、生產流程分析 　　以一座裝機容量為6臺37kW的某小型排澇抽水泵站為例，其作業流程如圖1所示。 　　該類型泵站主要以水泵輪流循環作業，根據泵站進水前池來水量及水位高低，自動調整投運水泵數量，保持進水前池水位處于一個相對穩定的預定設定點。 2、工藝流程對系統的要求 　　（1）、 水泵啟動數量、運行時間：根據進水前池來水量及進水前池水位確定啟動水泵數量和運行時間。 　　（2）、水泵的啟停、循環：要求系統能夠實現在不需要6臺水泵同時開機運行的情況下，以每一時段分別增、減1臺水泵的方式實現一個循環周期內每臺機組開停機時間相同，避免有的機組連續工作時間過長，有的機組運行時間過少，有效避免有的機組過度磨損，有的機組則長期停機的情況。 　　（3）、電氣控制：要求水泵不能在過短時間內頻繁啟停，影響配電系統穩定。在水泵啟動及運行過程中均有可靠、合理的過載、過流保護，具有低水位保護、高水位報警、大來水流量預警、水位連續測量功能。 　　 3、系統結構 　　系統主要由：PLC主控模塊，電源模塊，觸摸顯示屏，開關量、模擬量輸入、輸出模塊，現場儀表以及其他輔助設備組成。結構見圖2。 　　（1）、 PLC主控模塊：負責發出和接收各種運行程序指令，是整個控制系統的中樞部分，要求具有高可靠性和穩定性。 　　（2）、電源模塊：穩定可靠的電源供應是整個系統安全、可靠運行的重要條件，要求電源模塊穩定、可靠，留有一定的功率余量。 　　2.3.3 觸摸顯示屏：觸摸顯示屏是整個系統中人機對話的界面設備，要求耐用、美觀，能清晰顯示各種運行、設定等信息。 　　2.3.4 開關量、模擬量輸入、輸出模塊：該部分是PLC裝置正確接收信息和發出指令的關鍵設備，要求有高可靠性、穩定性，能實現某些電、磁的隔離功能。 　　2.3.5 現場儀表：PLC系統通過接收現場儀表設備發出的信號判斷被控制設備的運行狀態，以及是否適于設備運行的運行環境條件，因此要求現場儀表設備具有高可靠性和穩定性、精確性。 　　2.3.6 其他輔助設備：輔助設備如冷卻風扇、UPS不間斷電源等是完善整個系統所必須的，對提高系統的可靠性和使用壽命有較大的幫助。 　　2.4 系統選型方案實例 　　以已投入運行的某防洪排澇泵站為例，主控模塊選用三菱FX2N-48MR型PLC模塊；開關量擴展模塊和模擬量擴展模塊分別選用三菱FX2N-16EX和FX2N-4AD型；觸摸屏選用10英寸16色彩色觸摸屏。接線原理見圖3。 　　 4 結束語 　　可編程序控制器（PLC）小型自控系統具有造價低廉，可靠性高，能耗低，適用于各種環境條件下運行等優點，并且在系統硬件組成不變的情況下通過更改軟件設置來適應多種工藝運行方式的需要，是傳統繼電器控制的理想替代品。尤其在農田水利系統的小型泵站中實現無人值守或半無人值守具有廣闊的應用前景和應用價值。 　　 [b]參考文獻： [/b] ［1］徐曉松,錢存元,謝維達.異步電動機泵控軟起動器的軟停控制[J].電力電子技術,2001,35（3） ［2］薛均義,姚燕南.微機控制系統及其應用[M].西安:西安交通大學出版社,1993 編輯：何世平