本文依据坎市发运站的生活水果抽水的实际情况，从提高系统的自动化和节省能耗及减轻工人的劳动强度出发，利用变频控制 技术的自身优势，通过改造高位水池中进水管口，利用压力差的原理，采用PLC控制，实现抽水泵的自动控制。

0.前言

福建煤电公司坎市发运站的生活水泵，负责永定矿K办事办、 机修厂、瓦矿、供电所、矿兴中学等，是在永定矿区办事处边上的水 源地，用深井水泵将水抽到中学后山的高位水池，由于水池建在高 山上，树林茂盛，距离遥远，无法接电安装电动闸阀进行联锁控制。 同时因水池容量小，而用水的人多，故此，水泵操作工要频繁抽水。 由于用水量的不确定性，导致抽水溢流的状况时有发生，这样，不但 造成能耗的浪费，而且，给操作工带来较大的工作压力。2013年10 月，我站，针对这一状况进行技改，利用PLC集中控制，变频器及高 位水池闸阀的“自动”开关，实现了水泵抽水的自动抽水，从而，不但 减少了操作规程人员，并且，减轻了工作压力，再有，取得了可观的 经济效益。

1.技术改造

（1）对高位的进水口改造:在进水口安装一个4寸的球形闸阀，将 球形闸阀的手柄改造加工，与1.5寸的镀锌管加工成长2米的手柄， 另加工一个直径40厘米、高50厘米的密闭圆桶，当为浮力用。用一条 1米长的链条的一端与密闭圆桶连接，链条的另一端与长2米的手柄连接。

（2）在水泵房中逆止阀管路的的上方安装一个电压力表，压力表 为5公斤。

（3）改造控制:安装PLC模块及变频器。

2.工作原理

当水池中的水位达到设定的高度时，在浮桶浮力的作用下，通过 杠杆原理将推动球形闸阀逐步关闭，由于出水口的减小，导致水管中 压力的增大，当达到设定值时，电压力表启动,反馈给PLC控制器， PLC控制器发出指令切断电源，从而实现水泵停机。当水池中的水位 下降到设定值时，球阀逐步开启，由于设置了电机的延时装置，只有当 球阀开启和延时时间到时，电机重新启动，从而实现了水泵的自动抽 水。

3.PLC井下排水自动控制系统分层

3.1地面监控主站层

主要由工控机、监控组态软件、工业电视监控系统等设备组成，主 要通过光缆与井下PLC、防爆型网络摄像机连接在一起。工控机通过 组态软件能实时显示由井下PLC采集并传输的主排水泵的运行数 据，有效的存储相关记录，工作人员只要在地面生产指挥中心采用鼠 标操作，就能对各栗组的控制;工业电视与硬盘录像机可实时显示出 来、记录井下工作状况。

3.2控制及通讯管理层

PLC和触摸屏组成的数据采集终端和数据处理系统、电控设备、 数据交换设备、信号采集装置等设备组成。PLC负责完成信号处理、逻 辑判断、故障诊断、参数记忆等相关功能。经过数据采集、模块采集水 位信号决定泵能不能开启以和开启台数,并且根据选择的控制方式按 流程启动泵组，以此同时数据采集模块将采集供电电源、电机、水泵的 各项参数,比如:检测开关是否带电状态、电机定子温度、轴承温度、泵 出水口压力、主排水管流量、水泵前后轴温度等。各数据将在触摸屏上 显现出来，然后由数据交换设备传输到地面监控主站。

3.3机械设备层

该自动控制系统是由原煤矿排水系统的设计，就原有排水系统设 备的基础上进行改动。除了在电机、水泵和管道上做些机械结构的改 动来满足传感器的安装需要，主要对原有排水阀门、注水阀门变成电 动可控阀门;加装成水泵注水的射流泵或为泵抽真空用的真空泵来满 足水泵启动的需要。为保证它们的安全性，防止自动控制系统出现故 障时不能正常启动泵组排水，不破坏原排水系统结构形式，保留原始 人工操作的方式。这种系统的主要功能是触摸屏组态画面的切换，对 各种运行参数进行检测、设定及动态监视,能很好的将历史数据归档 及异常信号的报警,有效的检测水仓水位和其它参数,实时控制水泵 工作和适时启动水泵，合理调度水粟运行。

4.影响PLC控制系统稳定的因素

PLC是一种自动化程度高、配置灵活的工业生产过程控制装置。 其有着很高的可靠性，应用的场合也越来越广，环境越来越复杂，被受 到的干扰将越来越多。在PLC控制系统中，PLC本身来说其薄弱环节 在I/O端口。来自电源波形的畸变、现场设备所产生的电磁干扰、接地 电阻的耦合、输人元件触点的抖动等各种形式的干扰，都可能影响系 统不能正常工作。研究影响PLC控制系统的干扰因素，能很好的提高 PLC控制系统的抗干扰能力及可靠性作用。

PLC的干扰产生有以下三个因素:（1)电源引人的干扰。雷电冲击、 开关操作、大型电力设备启停等等，都将会影响到系统的正常运行，造 成PLC系统出现故障。（2)1/0信号线引人的干扰。在使用PLC组成控 制系统时，需要和各种通信线路及大小设备连接起来，因此，可能会发 生不同的电磁干扰环境，影响PLC系统的运行。（3)接地线引人的干 扰。如果接地线处理混乱和电线上的电位分布不等，有可能在成数据 换乱，信号失真。

5.PLC控制系统的抗干扰措施

（1）最大限度地抑制干扰源。电源系统的抗干扰措施是为了提髙 抑制电网和电压的波动及其变对系统电源产生的干扰,可以使用隔离 变压器或低通滤波器的措施来进行解决。或者，使用交流稳压电源来 增大抗干扰能力，使用在线式不间断供电源(UPS)来代替PLC控制系 统的理想电源。

（2）阻隔祸合通道或衰减干扰信号。输人端有感性负载时，在交流 信号输人负载两端并联RC浪涌吸收器或压敏电阻RV;等直流信号 负载两端并联续流二极管VD或压敏电阻RV或稳压二极管VX或 RC浪涌吸收器等。使用多芯信号电缆的时候,避免I/O线和其它控制 线共用同一电缆。

（3）降低系统本身对电磁噪声的灵敏度，提高自身抗干扰能力。

6.经济效益

改造后平均开机时间，由每天固定开机抽水20小时，缩短到平均 每天15小时，水泵功率为50KW，年节约电费4.5万元，另减少了一名

操作工人，年工资3.5万元，合计每年节约8万元费用。