水泵自动控制研究

何玲玲

摘要：冷冻水泵是冷冻水系统的关键设备之一，为冷冻水系统的循环提供动力来源。通常情况下，冷冻水泵的启停是人工手动操作。然而设备故障或停电等紧急情况下，手动启动水泵运行时间的较长，存在影响生产的安全隐患。本文结合某工厂冷冻水系统运行实际情况，通过组态图形化编程，实现水泵联锁自动启动，有效的确保系统安全连续稳定运行。

关键词：水泵;DCS;联锁

1前言

冷冻水系统主要是为设备提供标准合格的冷冻水，带走设备运行过程中产生的热量，确保系统的安全稳定连续运行。冷冻水泵是冷冻水系统的关键设备之一，为冷冻水系统的循环提供动力来源。通常情况下，冷冻水泵的启停是人工手动操作。在设备故障或停电等紧急情况下，手动启动水泵运行时间的较长，存在影响生产的安全隐患。本文以某工厂为例，根据冷冻水系统运行实际情况，研究冷冻水泵自动控制的方法。

2系统概述

该工厂的冷冻水系统是由主设备、冷水机组、冷冻水泵、管道、阀门及仪表等组成的一个闭式水循环系统。冷冻水系统的工艺流程如图1所示。

在冷冻水系统中，冷水机组和水泵均设置有4台。正常情况下，冷冻水泵2用2备。

冷冻水泵的有两种启停方式：一是在远程启停控制，即“集控”状态，在此状态下，可在DCS远程手动启停冷冻水泵。水泵启动时，其出口电阀会联锁自动打开;水泵停运时，其出口电阀会联锁自动关闭。二是就地启停控制，即“柜控”状态。在此状态下，可通过水泵就地的电气柜上的按钮对冷冻水泵进行启停操作。两种启停方式可以通过水泵电气柜上的旋转按钮进行切换。但是此两种方式均为手动操作，需要运行人员根据设备的情况手动启停冷冻水泵。在设备故障或停电等紧急情况下，启动水泵运行时间的较长，存在安全隐患。

3水泵自动启动控制方案

冷冻水泵自动启动控制存在以下两种方案：

方案一：

四台冷冻水泵互为联锁启动。以1#冷冻水泵为例：若1#冷冻水泵停运，2#冷冻水泵自动启动;若2#冷冻水泵启动不起来，3#冷冻水泵会自动启动;若3#冷冻水泵也启动不起来，4#冷冻水泵会自动启动。

方案二：

四台冷冻水泵两两互为联锁启动。以1#、2#冷冻水泵为例：若1#冷冻水泵停运，2#冷冻水泵自动启动;若2#冷冻水泵启动不起来，1#冷冻水泵会自动启动。

方案对比：

采用方案一的控制模式，联锁程序会按固定的顺序启动冷冻水泵，若启动不起来，再启动下一台冷冻水泵，直到将水泵启动起来，如果水泵存在检修故障的情况下，启动水泵的时间会比较长。而该工厂正常情况下，冷冻水泵都是2台运行，因此方案一的冷冻水泵循环联锁方式不适合本系统。而采用方案二，两台水泵互为连锁启动，启动所需时间较短。方案二更适合该工厂。

4算法组态图形化编程

ECS-100控制系统是一套全数字化、结构灵活、功能完善的集散控制系统，由控制节点、操作节点和通信网络节点等构成。此系统具备卓越的开放性，能轻松实现与多种现场总线标准以及各种异构系统的综合集成。图形化软件包含的编程语言语法符合IEC61131-3标准，包含梯形图、功能块图、顺控图、ST语言。其中梯形图（LD）适合于逻辑控制，顺控图（SFC）适合于多进程时序混合型复杂控制，功能块图（FBD）适合于典型固定复杂算法控制如PID控制，ST语言适合于复杂自编程专用程序如特殊的模型算法。控制站执行程序时，先判断段落的执行次序，对于段落中的执行次序，先判断区段的执行次序，然后再判断区段中各个编程元素的执行次序。

通过DCS远程控制联锁方案，实现水泵的两两联锁功能。在程序算法中，采用水泵运行状态联锁控制对应水泵启停的同时，保留原有手动远程启停功能，并满足工艺操作中先启后停的原则。以1#水泵状态控制2#水泵启停为例，组态算法如图：

其中：

1、A1为1#水泵状态量，a2为2#水泵开关量，b20为手动远程启动2#水泵，b21为手动停止2#水泵。

2、OR-BOOL模块的功能是将输入值进行逻辑与操作，并将结果赋予输出值，仅当A1和b20值为开关值时有效。当A1和b20中有一个打开时，此模块输出一个开信号至下一个模块，允许A1和b20同时为开。仅当A1和b20同时为关时输出一个关信号。注：A1状态取反，即A1为开时，输入为关。

3、SR模块用于RS存储，其中置位优先。当S1=ON，Q1就变为ON;当S1=OFF，R=OFF时，Q1保持以前的状态;当S1=OFF，R=ON时，Q1=OFF。该模块用于b21按钮复位a2的状态为OFF，在OR-BOOL模块为ON时，输出2#水泵的启动信号。

附：SR触发器部分代码

# FUNCTION_BLOCK SR

VAR_INPUT （輸入定义）

S1： BOOL ;

R1：BOOL ;

Q： BOOL ;

END_VAR

VAR_OUTPUT （输出定义）

OUT： BOOL ;

END_VAR

#define unchar unsigned char

#define uint unsigned int

Void main（）

{

P1=0xff;P2=0xff; P3=0xff;P0=0xff;a=0;

While（1）

{

P3=P0;if（K1==0）{delay（10）;if（K1==0{while（K1==0）CLR=～CLR;} }

If（CLK==1&&PR==1&&CLR==1&&a==0）//当a==0&& CLK==1时，a=1从而实现CLK上升沿有效

{a=1;if（D==0）{Q5=0;Q6=～Q5;}

通过上面的组态算法，当冷冻水泵停车下，联锁会自动启动互为联锁的另一台冷冻水泵。

同时，为了防止4台冷冻水泵同时停车的情况下，程序将4台水泵全部重启，对联锁算法进行进一步优化，设计截止组态算法，任何情况下，只允许2台水泵运行，提高工艺系统的运行安全。截止组态算法如图3所示。

5结论

通过在DCS上采用组态图形化编程实现了冷冻水泵两两联锁自动启动，确保了系统的安全稳定连续运行。