０ 引言

自來水廠排泥裝置是水廠生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，通過對排泥裝置合理而**的控制，既可大幅減輕工人勞動強度，又可提高水廠水質(zhì)，降低水廠運行水耗和能耗。目前，大多數(shù)凈水廠采用平流式沉淀池，其排泥由吸泥機完成，而吸泥機一般由吸泥系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、主梁和端梁等組成。吸泥機兩側(cè)分別裝有１臺同規(guī)格的三相交流異步電機，通 過 繼 電 器、 接觸器由同一控制電路進行控制，其典型運行方式為正反向控制線路的傳統(tǒng)控制，并配備熱繼電器作常規(guī)過載保護、熔斷器作短路保護。主梁由兩端梁上的驅(qū)動裝置帶動，沿鋪設(shè)在池頂上的軌道行駛，隨主梁運行的吸泥系統(tǒng)將沉積在沉淀池底的污泥吸入并經(jīng)排泥管排至池外排泥溝。

１ 吸泥機電氣控制系統(tǒng)

１．１ 電氣控制原理

吸泥機電氣控制原理：驅(qū)動電機、潛水泵、電磁閥等設(shè)備通過接觸器、繼電器等集中在一個控制箱里，只能實現(xiàn)手動控制功能；輸入輸出信號通過 “滑觸線＋電纜 ”硬接線方式輸送到沉淀池 ＰＬＣ 控 制 柜 中， 通 過 沉 淀 池 的ＰｒｅｍｉｕｍＰＬＣ來實現(xiàn)遠程自動控制和運行監(jiān)控。吸泥機電氣控制系統(tǒng)接線如圖１所示。

１．２ 存在的問題

電氣控制系統(tǒng)是通過有線將各吸泥機與沉淀池 ＰＬＣ站建立通信連接的，但吸泥機為移動設(shè)備，會對滑觸線產(chǎn)生很大的磨損，從而產(chǎn)生了較高的維護費用；同時，滑觸線磨損也存在較大安全隱患，影響水廠的正常生產(chǎn)運行。若沉淀池的ＰｒｅｍｉｕｍＰＬＣ出現(xiàn)故障，則４臺吸泥機都只能人工手動控制，無法自動運行，增加了人工勞動強度。

１．３ 問題分析

滑觸線裝置由護套、導體、受電器及輔助組件構(gòu)成，其中受電器*易出現(xiàn)故障。受電器是在導管內(nèi)運行的一組電刷殼架，由安置在吸泥機上的撥叉帶動，使之與吸泥機同步運行，電刷的電能通過導軌傳給電機或其它控制元件。因吸泥機運行頻繁，每天至少運行一個周期，時長約３～４ｈ，滑觸線磨 損 很 大，故必須考慮磨損較少的傳輸方式。為此，除供電電源必須采用有線傳輸外，測量控制信號均采用無線通信方式。

２ 改造方案

方案１：電源和信號連接全都采用扁平軟電纜來代替原有的滑觸線，其它不做改動。考慮到扁平軟電纜過多，會使吸泥機的某個側(cè)面增加過多重量而導致運行不平穩(wěn)；同時，原有滑觸線系統(tǒng)的懸掛導軌不適合于扁平電纜懸掛，且新裝電纜懸掛系統(tǒng)負荷要求高， 該 部 分 造 價 也 很高。

方案２：電源連接采用扁平軟電纜，信 號 通 過 增 加１個小型 ＰＬＣ和無線 ＡＰ來連接。該方案中僅電源連接采用扁平軟電纜，可省去不少扁平軟電纜和電纜懸掛導軌；新增１個小型 ＰＬＣ和無線 ＡＰ來連接信號傳輸，將會使信號傳輸更準確輕松，同時可使每臺吸泥機都自成一套獨立的自控系統(tǒng)。經(jīng)經(jīng)濟計算和性能比較，*后選用方案２。

３ 設(shè)備選型

３．１ＰＬＣ選型

吸泥機電氣控制系統(tǒng)控制點數(shù)統(tǒng)計如下。

（１）數(shù)字量輸入信號（ＤＩ）共計１２個點數(shù)：包括吸泥機前進、后退，左驅(qū)動電機故障、右驅(qū)動電機故障，潛水泵運行、故 障， 前 進 到 位、 后 退 到 位， 前 進 超 限、 后 退 超限，真空形成，遠程控制信號。

（２）數(shù)字量輸出信號（ＤＯ）共計４個點數(shù)：包括吸泥機前進、后退，潛水泵運行，開電磁閥。

結(jié)合 實 際 控 制 點 數(shù)， 西 門 子 Ｓ７－２００ 系 列 的 ２２４ＸＰＣＵＰ具有１４個ＤＩ、１０個ＤＯ、２個 ＡＩ、１個 ＡＯ，完全滿足使用要求。因 Ｓ７２２４ＸＰ 沒有以太網(wǎng)接口，故 需 增 加１塊 ＥＭ２４３－１以太網(wǎng)通信模塊。

３．２ 無線 ＡＰ選型

由于行車 具 有 移 動 性， 故采用無線傳輸方式較為方便，但該無線產(chǎn)品必須具備快速漫游切換功能，以確保行車行駛過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃??？紤]到吸泥機安裝在露天環(huán)境，控制柜內(nèi)溫度較高，產(chǎn)品必須具備可靠的工業(yè)等級溫度需求，且平流式沉淀池一般長達１００多米，而無線通信產(chǎn)品能確保至少２００ｍ 以上的可靠通信。

根據(jù)以上 技 術(shù) 要 求，無 線 交 換 機 采 用 ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１系列產(chǎn)品。該交換機具有支持長距離的數(shù)據(jù)傳輸及１００ｍｓ的 ＴｕｒｂｏＲｏａｍｉｎｇ技術(shù)，導軌安裝。ＡＷＫ－３１２１是一款 工 業(yè) 等 級 的 無 線 產(chǎn) 品， 支 持 Ｍｏｘａ 獨 有 的 ＴｕｒｂｏＲｏａｍｉｎｇＴＭ快速漫游切換技術(shù)，能在５０ｍｓ內(nèi)實現(xiàn)指定條件下的 ＡＰ 漫 游 切 換， 保證了通信數(shù)據(jù)的持續(xù)可靠性。 此外，ＡＷＫ－３１２１還支持１０ｋｍ 長距離數(shù)據(jù)傳輸通信，其 獨特的工業(yè)等級設(shè)計也完全符合工業(yè)現(xiàn)場的需求，其寬溫型號還可在－４０～７５℃的環(huán)境中穩(wěn)定運行。

４ 控制過程

（１）拆除每臺行車原有滑觸線系統(tǒng)和控制柜，電 源 連接采用扁平軟電纜。

（２）重新制作控制柜， 每 個 控 制 柜 安 裝 １ 個 小 型ＰＬＣ。小型 ＰＬＣ 采 用 Ｓ７－２００＋ＥＭ２４３， 無線交換機采用ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１系列產(chǎn)品。

（３）每臺吸泥機采用 ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１搭建整個沉淀池區(qū)域的無線通信系統(tǒng)。首先把每臺行車控制柜內(nèi)的小型ＰＬＣ連 接 到 ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１上，ＡＷＫ－３１２１作 為 Ｃｌｉ－ｅｎｔ端通過饋線將天線外延至行車控制箱 外；然 后 在 沉 淀池ＰＬＣ站位置安置１臺 ＡＷＫ－３１２１，設(shè)置為 ＡＰ模式。這樣，每臺行車控制柜內(nèi)的 ＡＷＫ－３１２１均可通過無線鏈路與沉淀池 ＰＬＣ站的 ＡＷＫ－３１２１建 立 連 接，從而實現(xiàn)沉淀池ＰＬＣ站與每臺行車控制柜的實時通信建立。

改造后的電氣控制網(wǎng)絡(luò)如圖２所示。

５ 結(jié)束語

采用小型 ＰＬＣ＋無線 ＡＰ的控制模式后，每臺吸泥機都自成一套獨立運行系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了吸泥機就地手動控制、就地自 動 控 制、 遠 程 自 動 控 制 等 功 能。 即 使 沉 淀 池ＰＬＣ或無線 ＡＰ出現(xiàn)故障，每臺吸泥機仍能實現(xiàn)自動連續(xù)運行；而采用無線 ＡＰ通信，避免了原系統(tǒng)的信號傳輸故障，使控制更加靈活。