1、浅议地铁泵站的远程控制【摘要】为了缓解城市交通的压力，许多的城市都建立了地铁交通网络，很大程度上缓解了地上交通的压力，节省了人们外出的时间。但由于地势低，地铁交通网络容易受到积水的影响，因此必须要采取必要的措施保证消除这种隐患。 【关键词】泵站 排水 远程控制 PLC 中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号： 地铁泵站排水监控系统现状 采用分布式计算机监控系统，操作人员通过控制和通讯网络管理生产过程，实现生产现场无人职守。 监控系统采用冗余化设计，各分控站有独立工作能力，提高了系统的安全性和可靠性。 排水处理的各生产过程在不同程度上采用多环路智能化控制，可以根据水源变化自动对工艺过程进
2、行调整。在电子自动控制系统发生故障时，每一个自动控制过程都可切换成手动控制。 大量采用先进的在线式水质分析仪表和智能化仪表，可提供高精度的检测数据和准确的控制数据。 大量采用遥测、遥控设备，并开始有效地利用现有的公共信息资源，如电话、因特网等。 系统控制的主要功能 必要的电气保护：根据实际情况采用过载短路两种保护方式以保护电机不被损坏。 需要设置水位显示灯，便于监控。 选择可无人值守且稳定性高的控制器。当今世界工业自动化控制，主要的控制系统一般为工业微机、PLC、继电器控制系统、集散控制系统。考虑到 PLC 控制的优越性、稳定性及其性价比。 设置手动控制方式，便于在系统的人工检测维修。 设置备
3、用泵，备用池。以备紧急情况。 各池阀门按一定顺序启闭。 便于远程监控。系统能够在无人值守的状态下完成工作，但是机械的故障是不可避免的，并且为了便于维护人员能够在不进入其潮湿的工作环境下看到系统的工作状态。 PLC 概述 PLC 的定义 可编程控制器 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩展其功能的原则而设计。 PLC 的基本组成 可
4、编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换并将这个变换与以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是 PLC实施控制的两个基本点同时物理实现也是 PLC 与普通微机相区别之处其需要考虑实际控制的需要应能排除干扰信号适应于工业现场，输出应放大到工业控制的水平能为实际控制系统方便使用所以 PLC 采用了典型的计算机结构。主要是由微处理器 CPU、存储器 RAM/ROM、输入输出接口I/O 电路、通信接口及电源组成。 中央处理单元 CPU 中央处理单元是 PLC 的控制核心。CPU 模块 不断地采集输入信号 执行用户程序 刷新系统的输出。 存储器 可编程序控制器的存储器分为系统程序存储
5、器和用户程序存储器。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放用户程序和数据的存储器称为用户程序存储器。 输入接口电路 输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种。在我们实习涉及到的信号当中开关量最普遍。就是采用光电耦合器的开关量输入接口电路 输出接口电路 可编程序控制器的输出有 继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。 电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的。因此，PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 PLC 的工作原理 PLC 采用循环扫描的工作方式。对每个程序 CPU 从第一条指令开始
6、执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描。如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。 系统工艺设计 系统控制工艺的确定 由于地铁排水系统的地势比地面排水沟低很多，不能自然排出。设置 4 个蓄水池(其中一池设为备用池)，每一个蓄水池都设置有水位传感器。设置有低水，满水两个状态。当水位达到不同状态时，设置有声光输出信号。 4 号池即备用池是一个比较特殊的蓄水池，系统启动以后排水阀门和进水阀门均不打开，当其他三个蓄水池都发出满水信号时，该池进水阀门打开，同时备用泵启动，满水后开阀排水。 除备用池外任意池中水
7、位为满水时，满水指示灯亮同时打开排水阀门，关闭进水阀门。 为保证主泵的使用寿命，实行 2 台主泵两班制工作。 当所有池处于无水状态时，处于工作时间的主泵停止工作，当任意一池处于满水状态时，此班主抽水泵启动并保持工作状态。 停止：设置有维修状态的停止按钮，按钮触发最后一次排水信号，所有进水阀门关闭，排水阀门打开,一号电机和备用电机启动抽水 5 分钟后系统自动停止工作。 系统安全：电机发生故障时,系统不可继续执行抽水工作。关闭所有进水阀门和排水阀门,系统发出报警,报警 30 分钟后自动断电。 本系统除了对系统的逻辑顺序，电机，排水泵的功率等有较高的要求外，对排水管道的排布等也有一定要求，主排水管道
8、排量需要大于单个蓄水池排水管道，否则备用机组将起不到作用。其次，主进水管道的排布在平均进水量的状态时会存在 3 个主蓄水池同时报满的情况，此情况应尽量避免。 系统控制方案的比较 按顺序依次抽水 顾名思义，即按照固定顺序抽水，此抽水方案只需按照顺序抽出各个蓄水池中的水即可，但是各个蓄水池达到满水状态是随机的，若此池仍然在排队中，则会耽误抽水的时间，此系统无法面对大量的随机突发情况。 按先满先抽原则抽水 设置有一个蓄水池作为备用池，平时关闭。前三个蓄水池池满情况随机，达到满水状态则开阀排水，同时为了提高抽水泵的使用效率，采取了满水即开排水阀，无水则开进水阀的模式，使系统更具有灵活应变的能力。 系统控制方案的确定 各个池，抽水机组以及阀门的动作均由主控制器控制。抽水机组按照指令将蓄水池中的废水抽出并排至指定的排水沟中。每台驱动电机对控制器都有故障报警的连接。为便于对系统的监控，监控器对外不仅有声光输出，还能够与远程 PC 终端进行连接。 结论 地铁车站的排水是车站防灾设计的主要内容之一, 及时排放车站内部的积水,是地铁的安全运行的重要保证。建立基于 PLC 的泵站远程控制大大减轻了泵站工作人员的劳动强度，节省了人力物力，有效地保证了设备安全可靠运行，产生了显著的经济效益和社会效益。对保证地铁站的正常运行有着重要的意义。
