抽水机自动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种抽水机自动控制系统，包括水泵及其启停控制电路、PLC控制器、液位传感器、压力传感器、电流变送器，其中PLC控制器为该自动控制系统的核心，采集水泵运行状态信号，同时控制水泵的启停，采集液位信号，水泵出口压力信号，水泵运行电流信号，PLC控制程序以水泵运行状态信号作为基本条件，通过液位信号，水泵出口压力信号，水泵运行电流信号这三个判断条件来控制水泵的启停。通过综合这三个判定条件来判定水是否抽干，实现水泵安全稳定连续运行，即使某个传感器出现故障，系统给出故障报警，但不影响系统正常运行，采用冗余PLC和备用模块，增加了系统的可靠性，稳定性。

【技术实现步骤摘要】
抽水机自动控制系统
本专利技术涉及一种抽水机自动控制系统，属于排水
。
技术介绍
由于电力系统送电线路施工路径长，地形条件复杂，基础施工时常遇到水坑、泥水坑等恶劣地质条件，基坑开挖、支模、基础浇筑时均需要采取排水措施。目前排水措施主要有内排和外排两种方法，内排法仅适用于土质条件好不易坍塌的地质情况；外排法是在土质条件恶劣，且内排法无法解决的情况下，利用在基坑周围设置的排水井进行外排水。 外排水时，排水井内的抽水机必须24小时不间断抽水，在周围抽水泵同时抽水的作用下，使基础坑下方水位急速下降，让基坑下方水位短暂空缺，使基坑下方形成凹形水位。当抽水机出水量大于井内的涌水量时，由于施工人员无法直观掌握排水井内水位情况，无涌水时或涌水不足时需停止抽水。如果水泵继续空载工作，会导致水泵损毁，(没有水的冷却和润滑，会导致水泵密封圈和轴套的烧毁，还会导致叶轮密封环抱死，致使电机堵转烧毁。)此时需要工作人员立即停机。如果停止时间太长，地下水会在渗透压的作用下，迅速补充至基坑范围内，使前面的工作成为无用功。这就需要工作人员在停机后一定时间内必须启动抽水设备。这样反复的启停无形中加大了工作人员劳动强度、浪费能源，也容易损毁设备。若停滞时间过长，则会大大降低工作效率。 目前，市场上有很多用于水泵的控制系统，但其普遍存在检测不全面，控制方式复杂等缺点。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种自动检测水位、自动控制水泵启停，水泵不会干抽,无需工人时时查看的抽水机自动控制系统。 为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:一种抽水机自动控制系统，包括水泵及其启停控制电路、PLC控制器、液位传感器、压力传感器、电流变送器，其中PLC控制器为该自动控制系统的核心，其由电源模块、CPU模块、数字量输入输出模块以及模拟量输入模块组成，电源模块为所有模块供电，CPU模块通过数据线与数字量输入输出模块以及模拟量输入模块连接，通过数字量输入输出模块采集水泵运行状态信号，同时控制水泵的启停，通过模拟量输入模块采集液位信号，水泵出口压力信号，水泵运行电流信号，PLC控制程序以水泵运行状态信号作为基本条件，通过液位信号，水泵出口压力信号，水泵运行电流信号这三个判断条件来控制水泵的启停，当水泵运行时将采集到的信号与设定参数进行比较，以液位信号为基本判断条件，结合压力信号和电流信号进行综合判断。 为了保证系统的可靠，所述液位传感器采用高精密模拟量传感器，该传感器输出为4?20ma电流信号，可对液位进行连续测量，控制精度高，安装调试方便。 为了保证系统的可靠稳定，所述PLC控制器中的CPU模块采用具有冗余功能的CPU模块，模拟量输入模块配置为一用一备。当CPU模块的主CPU出现故障后，备用CPU运行，保证系统的可靠性和工作连续性。 为了保证系统的性价比，该控制系统参数输入修改等常规操作采用简单的人机界面，人机界面通过Profibus-DP总线与CPU模块连接。 由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是:本专利技术在现有的液位检测的基础上，增加水泵出口压力检测以及水泵运行电流检测，通过综合这三个判定条件来判定水是否抽干，实现水泵安全稳定连续运行，即使某个传感器出现故障，系统给出故障报警，但不影响系统正常运行，采用冗余PLC和备用模块，增加了系统的可靠性，稳定性。 【附图说明】 图1是本专利技术控制系统原理框图；图2是本专利技术水泵启停控制电路原理图；其中，1、电源模块，2、CPU模块，3、数字量输入输出模块，4、模拟量输入模块，5、模拟量输入备用模块，6、水泵启停控制电路，7、液位传感器，8、压力传感器，9、电流变送器，10、人机界面。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明:由于在送电线路基础施工过程中，经常遇到恶劣地质环境，基础施工需要排水，通常采用在基础坑四周设置排水井的方式，利用水泵抽水来完成施工，水泵在抽水过程中，由于缺少人员专门看护，经常发生水泵烧毁的情况，即使派专人看护，由于看护人员的疏忽，也经常烧毁水泵，给施工带来不小的麻烦，即影响进度又增加成本。 针对上述状况，专利技术人仔细研究水泵运行中的各种特征，对其电气运行特点，进行分情况针对性处理，专利技术了一种抽水机自动控制系统，该系统包括用于抽水的水泵、控制水泵运转的水泵启停控制电路、核心控制装置PLC控制器、用于水位检测的液位传感器，用于水泵出口水压检测的压力传感器，用于水泵运行电流检测的电流变送器，以及用于参数设置修改的人机界面(HMI)。其中压力传感器安装在水泵的出水口处，电流变送器安装在水泵动力电缆上，如果水泵运行电流较大，还需要配置电流互感器，电流变送器输入端接电流互感器。所述水泵启停控制电路原理图参见图2。 如图1所示，该系统中PLC控制器由电源模块1、CPU模块2、数字量输入输出模块3以及模拟量输入模块4组成，电源模块1为所有模块供电，同时给人机界面供电，CPU模块2通过数据线与数字量输入输出模块3以及模拟量输入模块4连接，水泵启停控制电路6通过电缆与数字量输入输出模块3连接，液位传感器7、压力传感器8、电流变送器9通过屏蔽电缆与模拟量输入模块4连接，人机界面10通过Profibus-DP总线与CPU模块2连接。PLC程序通过数字量输入输出模块3采集水泵运行状态信号，同时控制水泵的启停，通过模拟量输入模块4采集液位信号，水泵出口压力信号，水泵运行电流信号，PLC控制程序以水泵运行状态信号(包括热继电器的动作信号，即图2中的故障信号，如果有故障信号，说明抽水机已经停止工作，此时的运行状态信号也对应的是抽水机已经停止的状态信号)作为基本条件，通过液位信号，水泵出口压力信号，水泵运行电流信号这三个判断条件来控制水泵的启停，当水泵运行时将采集到的信号与设定参数进行比较，以液位信号为基本判断条件，结合压力信号和电流信号进行综合判断。 PLC程序首先判断水泵运行状态，以此作为基本判别条件:当处于非运行状态(系统处于自动，不是人为的停机)时，说明热继电器动作或者其他原因导致电机停止运行，系统发出报警信号，提醒值守人员排除故障。当水泵运行时将采集到的信号与设定参数进行比较，判断采集到的液位信号是否低于设定值，水泵出口压力是否低于设定值，运行电流信号是否低于设定值，只要三个条件有两个或者全部满足，就说明无水，需停止水泵。 如果三个条件有一个不满足，其它两个满足，按下述程序处理:采集到的液位信号低于设定值，并且水泵出口压力低于设定值，但是运行电流信号低于设定值，停止水泵并且输出电流传感器报警；采集到的液位信号低于设定值，并且运行电流信号不低于设定值，但是水泵出口压力不低于设定值，停止水泵并且输出压力传感器报警；采集到的液位信号高于设定值，但水泵出口压力低于设定值并且运行电流信号不低于设定值，停止水泵并且输出液位传感器报警。 如果三个条件只有一个满足，按下述程序处理:采集到的液位信号低于设定值，但是运行电流信号不低于设定值同时水泵出口压力不低于设定值，水泵继续运行并输出液位传感器报警，此时，电流信号和压力同时满足才能停止水泵；采集到的运行电流信号低于设定值，但是液位信号不低于设定值同时水泵出口压力不低于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽水机自动控制系统，包括用于抽水的水泵、水泵启停控制电路（6）、PLC控制器、用于水位检测的液位传感器（7），其中PLC控制器由电源模块（1）、CPU模块（2）、数字量输入输出模块（3）以及模拟量输入模块（4）组成，电源模块（1）为所有模块供电，CPU模块（2）通过数据线与数字量输入输出模块（3）以及模拟量输入模块（4）连接，水泵启停控制电路（6）通过电缆与数字量输入输出模块（3）连接，水泵启停控制电路（6）的启停控制信号由数字量输入输出模块（3）输出，水泵运行状态信号输入数字量输入输出模块（3），液位传感器（7）通过屏蔽电缆与模拟量输入模块（4）连接，液位信号输入模拟量输入模块（4），其特征在于：还包括安装于水泵出水口的压力传感器（8），以及安装于水泵启停控制电路中用于检测水泵运行电流的装置，该装置为电流变送器（9），压力传感器（8）和电流变送器（9）通过屏蔽电缆与模拟量输入模块（4）连接，压力信号和电流信号输入模拟量输入模块（4）。

【技术特征摘要】
1.一种抽水机自动控制系统，包括用于抽水的水栗、水栗启停控制电路(6)、PLC控制器、用于水位检测的液位传感器(7 )，其中PLC控制器由电源模块(1)、CPU模块(2 )、数字量输入输出模块(3)以及模拟量输入模块(4)组成，电源模块(1)为所有模块供电，CPU模块(2)通过数据线与数字量输入输出模块(3)以及模拟量输入模块(4)连接，水泵启停控制电路(6)通过电缆与数字量输入输出模块(3)连接，水泵启停控制电路(6)的启停控制信号由数字量输入输出模块(3 )输出，水泵运行状态信号输入数字量输入输出模块(3 ),液位传感器(7)通过屏蔽电缆与模拟量输入模块(4)连接，液位信号输入模拟量输入模块(4)，其特征在于:还包括安装于水泵出水口的压力传感器(8)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊杰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河北省电力公司，河北省送变电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11