CN106371393A - 走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法，涉及工业自动化控制领域，控制装置包括PLC控制系统、操作面板、液位变送器、泵低压电气回路，液位变送器设置在污水厂的集水池中，提升泵连接在污水厂的集水池与污水处理设备之间，每一台提升泵分别与一台泵低压电气回路连接，PLC控制系统包CPU模块及分别与CPU模块连接DC24V直流电源模块、以太网通讯模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块。控制方法是对污水厂提升泵使用时间和启动次数进行均衡控制，包括：液位控制值设置，集水池液位采集、泵低压电气回路状态采集，走马灯式轮流启动、停止延寿控制信息处理，走马灯式轮流启动、停止延寿控制值输出，显示监视。

Description

走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域，特别涉及一种污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法。

背景技术

在很多污水处理厂的污水处理系统中一般会有多台提升泵将集水池的水提升到厂里。提升泵一般按液位方式启停，集水池液位到达特定液位，则启用该液位对应的那台提升泵，如果液位还继续上升到另一个液位，则启动另一台对应该液位的提升泵。这种方式导致的结果是最低液位对应的那台提升泵由于总是最先启动，连续使用时间过长，启动次数过多，造成液位低的提升泵寿命大幅减少。而高液位对应的提升泵有时甚至长时间不使用，润滑油不能自行定期涂抹在机械设备上造成生锈，不到寿命期就报废；或者高液位对应的提升泵防水部件不能定期得到水润滑造成老化，然后寿命也是未到就报废了。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法，PLC控制系统采集集水池液位，并根据设定值控制以走马灯式轮流启动、停止提升泵，以此来均衡各提升泵使用时间和启动次数，使其机械部分得到足够的自然保养而延长寿命。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置，包括PLC控制系统、操作面板、液位变送器，其特征在于，控制装置还包括多台泵低压电气回路，液位变送器设置在污水厂的集水池中，提升泵连接在污水厂的集水池与污水处理设备之间，每一台提升泵分别与一台泵低压电气回路连接，PLC控制系统包CPU模块及分别与CPU模块连接的一块DC24V直流电源模块、一块以太网通讯模块、一块模拟量输入模块、多块数字量输入模块、多块数字量输出模块，每一台泵低压电气回路还分别与数字量输入模块和数字量输出模块连接。

本发明采用的进一步年技术方案是：所述模拟量输入模块是8路12位4~20mA 2线制的模拟量输入模块。

本发明采用的进一步年技术方案是：所述数字量输入模块是32路数字量输入模块，数字量输出模块是32路数字量输出模块。

本发明为实现上述目的采用的另一技术方案是：一种走马灯式污水厂提升泵延寿制方法，该控制方法是利用上述权利要求1所述的控制装置来对污水厂提升泵使用时间和启动次数进行均衡控制，包括：液位控制值设置，集水池液位采集、泵低压电气回路状态采集，走马灯式轮流启动、停止延寿控制信息处理，走马灯式轮流启动、停止延寿控制值输出，显示监视，其步骤如下：

步骤1：液位控制值设置：通过操作面板输入需要启动不同台数提升泵对应的液位设置值，PLC控制系统通过以太网通讯模块与操作面板通讯，读取操作面板上的液位设置值；

步骤2：集水池液位采集、泵低压电气回路状态采集：从装在集水池的液位变送器采集水池液位，通过PLC控制系统的模拟量输入模块将液位值送给CPU模块计算用；并从PLC控制系统的数字量输入模块读取与各提升泵连接的泵低压电气回路当前工作状态；

步骤3：走马灯式轮流启动、停止延寿控制信息处理：读入集水池液位值和记录上一台启动泵编号、停止泵编号，判断各设备的运行状态和液位控制值，经过信息处理，以上一台启动泵编号加1作为下一台启动泵编号，以上一台停止泵编号加1作为下一台停止泵编号；

步骤4：走马灯式轮流启动、停止延寿控制值输出：当需要启动泵、停止泵时，将步骤3中得到的启动泵编号的启动信号或停止泵编号的停止信号通过PLC控制系统的数字量输出模块传给泵低压电气回路，泵低压电气回路根据控制信号启动或停止相应编号的提升泵；

步骤5：显示监视：PLC控制系统通过以太网通讯模块与操作面板通讯，在操作面板上显示设备工作状态、液位设置值和实际液位值。

本发明走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法具有如下有益效果：

1、延长提升泵使用寿命：使用本发明之走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法，提升泵能够按编号顺序轮流启动、停止，以此来均衡各提升泵使用时间和启动次数，使其机械部分得到足够的自然保养而延长寿命。

2、降低提升泵能耗：使用本发明之走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法，提升泵机械部分磨损降低，摩擦部件润滑度提升，减少了机械磨损造成的能耗消耗。

3、自动化程度和可靠性高、操作简单：使用本发明之走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法时，只需按下参数设置按钮，即进入液位控制值设置状态，此时，操作者只需操作触摸屏或PC电脑，即可对液位控制设置状态参数进行设置，走马灯轮流启动、停止延寿控制过程是全自动的，可靠性高，不需要使用其他设备，操作起来非常方便。

4、人机界面友好：使用本发明之走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法过程中，可通过操作面板（可为触摸屏或PC电脑的显示屏）上实时显示液位的动态值和设置控制值，再通过触摸屏或PC电脑设置液位参数过程中，也可通过触摸屏或PC电脑显示设置的参数值，操作过程一目了然，人机界面友好。

下面结合附图和实施例对本发明走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置及其控制方法作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置的结构方框图；

图2是本发明走马灯式污水厂提升泵延寿控制方法的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置，包括PLC控制系统、操作面板、液位变送器、多台泵低压电气回路，液位变送器设置在污水厂的集水池中，提升泵连接在污水厂的集水池与污水处理设备之间，每一台提升泵分别与一台泵低压电气回路连接。PLC控制系统包CPU模块及分别与CPU模块连接的一块DC24V直流电源模块、一块以太网通讯模块、一块模拟量输入模块、多块数字量输入模块、多块数字量输出模块，每一台泵低压电气回路还分别与数字量输入模块和数字量输出模块连接。为了简单示意出控制装置，图中仅仅示意出一台提升泵、一台泵低压电气回路、一块数字量输入模块和一块数字量输出模块，实际的控制装置是有多台并列设置的提升泵，和多台泵低压电气回路，多块数字量输入模块和多块数字量输出模块。其中泵低压电气回路由动力回路和控制回路组成；动力回路包含断路器、接触器、热继电器等元件；控制回路包含按钮、选择开关、指示灯、中间继电器等元件；动力回路受控制回路控制，对泵动力电源进行通断控制。

在本实施例中，所述模拟量输入模块是8路12位4~20mA 2线制的模拟量输入模块。所述数字量输入模块是32路数字量输入模块，数字量输出模块是32路数字量输出模块。PLC控制系统的一块DC24V直流电源模块、一块CPU模块、一块以太网通讯模块、一块8路12位4~20mA 2线制 模拟量输入模块、多块32路数字量输入模块、多块32路数字量输出模块，通过PLC背板直接相连。PLC是西门子品牌的S7-300系列PLC：电源选用型号为PS307；CPU选用型号为CPU315-2DP；以太网模块选用型号为CP343-1 Lean；模拟量输入模块选用型号为SM331；数字量输入模块选用型号为SM321；数字量输出模块选用型号为SM321；然后全部插到PLC背板，PLC背板选用型号为DIN导轨；并将PLC安装固定，配上各种安装和连接附件；然后给电源模块供AC220V的交流电做电源。操作面板是触摸屏或PC电脑的显示屏。

液位变送器装在集水池，然后通过2芯电缆与PLC控制系统的8路12位4~20mA 2线制 模拟量输入模块的1路模拟量输入通道端子连接；液位变送器用来采集集水池液位。采集到的数据经过变送器内部芯片转换成标准4~20mA模拟量传输信号，通过2芯 传输到PLC控制系统的8路12位4~20mA 2线 制模拟量输入模块供PLC控制系统读取。

泵低压电气回路数量采用一个泵低压电气回路驱动一台提升泵模式为匹配；泵低压电气回路驱动通过多芯电缆与PLC控制系统的32路数字量输入模块连接，通过数字量信号传输变频启、停和故障信号。并通过多芯电缆和32路数字量输出模块连接，接受PLC控制系统发出的启停信号；以此为依据驱动提升泵按要求启停。每个泵低压电气回路通过多芯电缆与PLC控制系统的32路数字量输入模块的3路数字量输入通道和32路数字量输出模块的1路是数字量输出通道对应通道端子连接。具体为每个泵低压电气回路通过多芯电缆将远程信号、运行信号、故障信号的端子接到32路数字量输入模块的端子上；泵低压电气回路的启动命令端子与PLC控制系统的32路数字量输出模块相连。

CPU模块通过PLC背板与8路12位4~20mA 2线制 模拟量输入模块、32路数字量输入模块采集水池液位和各泵低压电气回路当前工作状态数据，作为提升泵延寿控制算法的控制参数选择的依据之一。以太网通讯模块从以太网与操作面板通讯，将集水池液位和泵低压电气回路状态显示到操作面板，并获取操作面板上液位的控制设置值和控制命令，通过PLC背板传给CPU模块，作为提升泵延寿控制算法的控制参数选择的依据之二。CPU模块经过获取泵低压电气回路状态，分别记录上一台泵的启动编号、上一台泵的停止编号，并根据操作面板上的液位设定值进行泵启停运算后，通过PLC背板通讯传输给多块32路数字量输出模块；多块32路数字量输出模块根据CPU模块传来的数据对外发出变频启停和变频调速控制命令来实现对外控制。

作为本发明实施例的一种变换：所述泵低压电气回路的数量为N时，匹配关系为：数字量输入模块的数量为N * 3 / 32块，数字量输出模块的数量为N * 1 / 32块，同时可在前述匹配关系数量的数量上加上任意数量备用模块。

作为本发明实施例的一种变换：所述PLC品牌可为任意品牌，即各模块型号可谓不同品牌对应功能的模块的型号；所述压力传感器品牌可为任意品牌；所述操作面板品牌可为任意品牌，泵低压电气回路元件品牌可为任意品牌。

本发明走马灯式污水厂提升泵延寿控制方法，请同时参考图2所示，该控制方法是利用上述走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置来对污水厂提升泵使用时间和启动次数进行均衡控制，包括：液位控制值设置，集水池液位采集、泵低压电气回路状态采集，走马灯式轮流启动、停止延寿控制信息处理，走马灯式轮流启动、停止延寿控制值输出，显示监视，其步骤如下：

步骤1：液位控制值设置：通过操作面板输入需要启动不同台数提升泵对应的液位设置值，PLC控制系统通过以太网通讯模块与操作面板通讯，读取操作面板上的液位设置值。

步骤2：集水池液位采集、泵低压电气回路状态采集：从装在集水池的液位变送器采集水池液位，通过PLC控制系统的模拟量输入模块将液位值送给CPU模块计算用；并从PLC控制系统的数字量输入模块读取与各提升泵连接的泵低压电气回路当前工作状态，供监视使用。

步骤3：走马灯式轮流启动、停止延寿控制信息处理：读入集水池液位值和记录上一台启动泵编号、停止泵编号，判断各设备的运行状态和液位控制值，经过信息处理，以上一台启动泵编号加1作为下一台启动泵编号，以上一台停止泵编号加1作为下一台停止泵编号；上述设备运行状态包括：泵低压电气回路远程状态、泵低压电气回路运行状态、泵低压电气回路故障状态及其他运行状态。

步骤4：走马灯式轮流启动、停止延寿控制值输出：当需要启动泵、停止泵时，将步骤3中得到的启动泵编号的启动信号或停止泵编号的停止信号通过PLC控制系统的数字量输出模块传给泵低压电气回路，泵低压电气回路根据控制信号启动或停止相应编号的提升泵。

步骤5：显示监视：PLC控制系统通过以太网通讯模块与操作面板通讯，在操作面板上显示设备工作状态、液位设置值和实际液位值。

Claims (4)

1.一种走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置，包括PLC控制系统、操作面板、液位变送器，其特征在于，控制装置还包括多台泵低压电气回路，液位变送器设置在污水厂的集水池中，提升泵连接在污水厂的集水池与污水处理设备之间，每一台提升泵分别与一台泵低压电气回路连接，PLC控制系统包CPU模块及分别与CPU模块连接的一块DC24V直流电源模块、一块以太网通讯模块、一块模拟量输入模块、多块数字量输入模块、多块数字量输出模块，每一台泵低压电气回路还分别与数字量输入模块和数字量输出模块连接。

2.如权利要求1所述的走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置，其特征在于，所述模拟量输入模块是8路12位4~20mA 2线制的模拟量输入模块。

3.如权利要求1所述的走马灯式污水厂提升泵延寿控制装置，其特征在于，所述数字量输入模块是32路数字量输入模块，数字量输出模块是32路数字量输出模块。

4.一种走马灯式污水厂提升泵延寿制方法，其特征在于，该控制方法是利用上述权利要求1所述的控制装置来对污水厂提升泵使用时间和启动次数进行均衡控制，包括：液位控制值设置，集水池液位采集、泵低压电气回路状态采集，走马灯式轮流启动、停止延寿控制信息处理，走马灯式轮流启动、停止延寿控制值输出，显示监视，其步骤如下：

步骤1：液位控制值设置：通过操作面板输入需要启动不同台数提升泵对应的液位设置值，PLC控制系统通过以太网通讯模块与操作面板通讯，读取操作面板上的液位设置值；

步骤2：集水池液位采集、泵低压电气回路状态采集：从装在集水池的液位变送器采集水池液位，通过PLC控制系统的模拟量输入模块将液位值送给CPU模块计算用；并从PLC控制系统的数字量输入模块读取与各提升泵连接的泵低压电气回路当前工作状态；

步骤3：走马灯式轮流启动、停止延寿控制信息处理：读入集水池液位值和记录上一台启动泵编号、停止泵编号，判断各设备的运行状态和液位控制值，经过信息处理，以上一台启动泵编号加1作为下一台启动泵编号，以上一台停止泵编号加1作为下一台停止泵编号；

步骤4：走马灯式轮流启动、停止延寿控制值输出：当需要启动泵、停止泵时，将步骤3中得到的启动泵编号的启动信号或停止泵编号的停止信号通过PLC控制系统的数字量输出模块传给泵低压电气回路，泵低压电气回路根据控制信号启动或停止相应编号的提升泵；

步骤5：显示监视：PLC控制系统通过以太网通讯模块与操作面板通讯，在操作面板上显示设备工作状态、液位设置值和实际液位值。