摘要：通過對夏匯排站自動化控制對PLC（PLC是ProgrammableLogicControl的縮寫，其意思是可編程邏輯控制器，根據用戶的要求，利用已經編程的邏輯來對電路等進行控制。）和上位機對主泵葉片角度進行遠程葉片調節的原理分析，說明遠程調節給該站帶來的各種實際好處，也為同類型泵站提供了成功例證。
　　關鍵詞：PLC,上位機,葉片角度,遠程調節
　　1、引言
　　夏匯排澇抽水站工程屬于加強洪梅鎮夏匯村排除內澇及保護周邊農田項目，裝機容量250kW，位于東莞市洪梅鎮境內的內河上。屬于市級投資排澇站。
　　該站采用無錫水泵廠生產的3100ZLQ38-4.2型水泵，為全調節立式軸流泵。
　　在水泵的正常抽水運行中，為適應各種情況實現水泵的最優運行需要，經常要改變水泵工作狀況，這時需要進行水泵調節，對于全調節軸流泵通常調節它的葉片角度來實現。
　　2、葉片角度調節
　　水泵調節的方式很多，通常是改變水泵性能或者管道性能或者兩者都改變的辦法來實現。主要有：變閥調節、變徑調節、變角調節、變速調節和變壓調節等。
　　軸流泵不適宜采用變閥調節、也不適宜采用變徑調節，但因為其葉輪具有巨大的輪轂，便于安裝可以活動的葉片。可以通過變換葉片的安裝角度，使Q-H、Q-N及Q-η等性能曲線移動，從而使水泵在一定的上下游水位差時以最佳的效率工作達到要求的流量。
　　常見的軸流泵有半調節式和全調節式，全調節式又有油壓和機械式之分，機械式通常分為齒輪式、蝸輪蝸桿式和杠桿式等。洪梅鎮排站葉調機構屬于機械式中的齒輪式。其葉片調節機構參數為：
                           

　　該調節機構位于整個機組的最上端，通過調節電機的正反轉，使絲桿上升或者下降，從而帶動內操作管、水泵輪轂內的下操作竿和操作架上升和下降，然后通過輪轂內連桿的傳遞，使轉臂轉動帶動葉片向正或負的方向旋轉。
　　3、PLC遠程調節的實現
　　3.1PLC遠程調節的優點
　　PLC的主要特點1、高可靠性（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數一般為10－20ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優良的開關電源。（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。2、豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業現場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業現場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊;為了組成工業局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。3、采用模塊化結構為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。4、編程簡單易學PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。5、安裝簡單，維修方便PLC不需要專門的機房，可以在各種工業環境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。
　　通過上位機操作員站的計算機實現遠程葉片角度調節，既能準確的看到實際值和設定值，還能夠通過設定調節周期和每個周期內的實際調節時間，達到連續而穩定的自動調節。這樣既能彌補手動調節精度不高的缺點，又能減少不穩定操作或不當操作對機構的損傷。
　　3.2硬件組成
　　在硬件構成上，有DELL的監控計算機操作員站，施耐德的Quantum系列PLC（主要有電源模件140CPS21100、CPU模件140CPU67160、網絡模件140NOE77101、開入量模件140DDI35300、開出量模件140DDO35300、模入量模件140ACI04000等），D-Link網絡交換機，機組葉調機構。調節命令由監控計算機通過交換機發給PLC，PLC收到命令后通過開出模件向調節電機發出升/降葉片角度的命令，并通過傳感器將葉片角度現值的模擬量信號通過PLC的模入模件反送回CPU，當達到調節要求時，調節完成退出。如圖1所示：

                             
　　                                                                                 圖1
　　3.3程序設計及工作原理
　　在PLC程序中通過4個梯形圖子程序，分別實現4臺機組的葉片角度調節的閉環自動控制。程序結構如圖2所示：

                      
　                                                                        　圖2
　　當PLC收到調節命令時，首先將設定值和當前實際值比較，兩者差的絕對值小于調節死區（0.1度）時，認為設定值和實際值的差值過小，不進行葉片角度調節，系統報警退出調節程序。（因為差值過小時，設定值和實際值非常接近，一旦進入調節程序，一個調節周期就會造成超調，調節過后的角度將需要回調，如此反復造成程序死循環。）當設定值和實際值的差值足夠大時，將設定值和實際值進行比較，設定值大于實際值時進入葉片角度升調節，相反進入葉片角度降調節。

                             
　                                                                                      　圖3
　　如圖3PLC的梯形圖程序所示，進入葉片角度升調節時，采取點動調節，一個調節周期為3500毫秒，定時器TIM84為升葉片角度電機動作時間，為300毫秒，定時器TIM83為升葉片角度電機中止時間，為3200毫秒。

                                                                                   圖4
　　若干調節周期后，如圖4程序，實際值進入調節死區，調節完成，葉片角度將因為慣性達到設定值附近。降葉片角度調節程序同理。

                                    
　                                                                                       　圖5
　　如果反饋通道和執行機構出現故障，在限定時間（180秒）里沒有進入調節死區，由圖5的程序實現調節退出。同時葉調機構本身具備限位開關，葉片角度達到設定高（低）限時將直接切斷調節電機的電源，能有效保障設備安全。
　　3.4應用界面
　　洪梅鎮排站的自動化改造中上位機使用CIMPLICITY6.1監控軟件，在每一個機組單元監視圖中都有對應機組葉片角度調節的畫面，如圖6所示為4＃機葉片角度調節的監控畫面，用鼠標點擊“<”可以減小設定值，點擊“>”可以增大設定值。
　　
　　當確定設定值后，點擊“開始調節”，彈出圖7畫面，此時擁有操作權限的操作人員輸入“姓名”和“密碼”，點擊“確認”，為防止誤操作，將會彈出如圖8所示界面，請該操作人員再次確認下發調節令。
　　4、結束語
　　全調節軸流泵采用葉片角度調節進行水泵調節，在機組啟動時，使安裝角為最小值，讓葉片處于封閉狀態，這樣水泵所需要的功率就降到最低，尤其對同步電機，可以實現降低啟動轉矩的要求；在機組停機時，把葉片角度調節到最小可以使機組在最小負荷停機，使停機更加平穩。PLC能夠更為準確有效的判斷和控制葉片在開停機時的葉片角度，這對于開停機組安全是十分有利的。
　　在機組運行時各個不同的安裝角度下水泵的Q-η曲線的最高效率變化不大，調節水泵角度，能達到上下游一定水位條件下對機組流量的需求。通過PLC對水泵葉片角度的遠程調節首先是給水泵調節工作帶來便利，同時通過PLC開出脈沖量進行周期調節和同步模入量判斷使葉片調節更精確，在機組運行時調節更平穩，大大減小人為調節所帶來的讀數和動作誤差。
　　通過PLC對水泵葉片角度進行遠程調節是實現泵站自動化的基礎和基本要求，其中遇到的問題和解決辦法必將帶給我們帶來對實現泵站自動化的更多經驗和對自動化程度的更高要求。