０ 引言

自來(lái)水廠(chǎng)排泥裝置是水廠(chǎng)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)排泥裝置合理而**的控制，既可大幅減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，又可提高水廠(chǎng)水質(zhì)，降低水廠(chǎng)運(yùn)行水耗和能耗。目前，大多數(shù)凈水廠(chǎng)采用平流式沉淀池，其排泥由吸泥機(jī)完成，而吸泥機(jī)一般由吸泥系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、主梁和端梁等組成。吸泥機(jī)兩側(cè)分別裝有１臺(tái)同規(guī)格的三相交流異步電機(jī)，通 過(guò) 繼 電 器、 接觸器由同一控制電路進(jìn)行控制，其典型運(yùn)行方式為正反向控制線(xiàn)路的傳統(tǒng)控制，并配備熱繼電器作常規(guī)過(guò)載保護(hù)、熔斷器作短路保護(hù)。主梁由兩端梁上的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)，沿鋪設(shè)在池頂上的軌道行駛，隨主梁運(yùn)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(jī)電氣控制系統(tǒng)

１．１ 電氣控制原理

吸泥機(jī)電氣控制原理：驅(qū)動(dòng)電機(jī)、潛水泵、電磁閥等設(shè)備通過(guò)接觸器、繼電器等集中在一個(gè)控制箱里，只能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制功能；輸入輸出信號(hào)通過(guò) “滑觸線(xiàn)＋電纜 ”硬接線(xiàn)方式輸送到沉淀池 ＰＬＣ 控 制 柜 中， 通 過(guò) 沉 淀 池 的ＰｒｅｍｉｕｍＰＬＣ來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制和運(yùn)行監(jiān)控。吸泥機(jī)電氣控制系統(tǒng)接線(xiàn)如圖１所示。

１．２ 存在的問(wèn)題

電氣控制系統(tǒng)是通過(guò)有線(xiàn)將各吸泥機(jī)與沉淀池 ＰＬＣ站建立通信連接的，但吸泥機(jī)為移動(dòng)設(shè)備，會(huì)對(duì)滑觸線(xiàn)產(chǎn)生很大的磨損，從而產(chǎn)生了較高的維護(hù)費(fèi)用；同時(shí)，滑觸線(xiàn)磨損也存在較大安全隱患，影響水廠(chǎng)的正常生產(chǎn)運(yùn)行。若沉淀池的ＰｒｅｍｉｕｍＰＬＣ出現(xiàn)故障，則４臺(tái)吸泥機(jī)都只能人工手動(dòng)控制，無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行，增加了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

１．３ 問(wèn)題分析

滑觸線(xiàn)裝置由護(hù)套、導(dǎo)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(dǎo)管內(nèi)運(yùn)行的一組電刷殼架，由安置在吸泥機(jī)上的撥叉帶動(dòng)，使之與吸泥機(jī)同步運(yùn)行，電刷的電能通過(guò)導(dǎo)軌傳給電機(jī)或其它控制元件。因吸泥機(jī)運(yùn)行頻繁，每天至少運(yùn)行一個(gè)周期，時(shí)長(zhǎng)約３～４ｈ，滑觸線(xiàn)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(xiàn)傳輸外，測(cè)量控制信號(hào)均采用無(wú)線(xiàn)通信方式。

２ 改造方案

方案１：電源和信號(hào)連接全都采用扁平軟電纜來(lái)代替原有的滑觸線(xiàn)，其它不做改動(dòng)?？紤]到扁平軟電纜過(guò)多，會(huì)使吸泥機(jī)的某個(gè)側(cè)面增加過(guò)多重量而導(dǎo)致運(yùn)行不平穩(wěn)；同時(shí)，原有滑觸線(xiàn)系統(tǒng)的懸掛導(dǎo)軌不適合于扁平電纜懸掛，且新裝電纜懸掛系統(tǒng)負(fù)荷要求高， 該 部 分 造 價(jià) 也 很高。

方案２：電源連接采用扁平軟電纜，信 號(hào) 通 過(guò) 增 加１個(gè)小型 ＰＬＣ和無(wú)線(xiàn) ＡＰ來(lái)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(dǎo)軌；新增１個(gè)小型 ＰＬＣ和無(wú)線(xiàn) ＡＰ來(lái)連接信號(hào)傳輸，將會(huì)使信號(hào)傳輸更準(zhǔn)確輕松，同時(shí)可使每臺(tái)吸泥機(jī)都自成一套獨(dú)立的自控系統(tǒng)。經(jīng)經(jīng)濟(jì)計(jì)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(jī)電氣控制系統(tǒng)控制點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)如下。

（１）數(shù)字量輸入信號(hào)（ＤＩ）共計(jì)１２個(gè)點(diǎn)數(shù)：包括吸泥機(jī)前進(jìn)、后退，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障、右驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障，潛水泵運(yùn)行、故 障， 前 進(jìn) 到 位、 后 退 到 位， 前 進(jìn) 超 限、 后 退 超限，真空形成，遠(yuǎn)程控制信號(hào)。

（２）數(shù)字量輸出信號(hào)（ＤＯ）共計(jì)４個(gè)點(diǎn)數(shù)：包括吸泥機(jī)前進(jìn)、后退，潛水泵運(yùn)行，開(kāi)電磁閥。

結(jié)合 實(shí) 際 控 制 點(diǎn) 數(shù)， 西 門(mén) 子 Ｓ７－２００ 系 列 的 ２２４ＸＰＣＵＰ具有１４個(gè)ＤＩ、１０個(gè)ＤＯ、２個(gè) ＡＩ、１個(gè) ＡＯ，完全滿(mǎn)足使用要求。因 Ｓ７２２４ＸＰ 沒(méi)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(wú)線(xiàn) ＡＰ選型

由于行車(chē) 具 有 移 動(dòng) 性， 故采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式較為方便，但該無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品必須具備快速漫游切換功能，以確保行車(chē)行駛過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃??？紤]到吸泥機(jī)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(jí)溫度需求，且平流式沉淀池一般長(zhǎng)達(dá)１００多米，而無(wú)線(xiàn)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(wú) 線(xiàn) 交 換 機(jī) 采 用 ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１系列產(chǎn)品。該交換機(jī)具有支持長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸及１００ｍｓ的 ＴｕｒｂｏＲｏａｍｉｎｇ技術(shù)，導(dǎo)軌安裝。ＡＷＫ－３１２１是一款 工 業(yè) 等 級(jí) 的 無(wú) 線(xiàn) 產(chǎn) 品， 支 持 Ｍｏｘａ 獨(dú) 有 的 ＴｕｒｂｏＲｏａｍｉｎｇＴＭ快速漫游切換技術(shù)，能在５０ｍｓ內(nèi)實(shí)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(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸通信，其 獨(dú)特的工業(yè)等級(jí)設(shè)計(jì)也完全符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求，其寬溫型號(hào)還可在－４０～７５℃的環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。

４ 控制過(guò)程

（１）拆除每臺(tái)行車(chē)原有滑觸線(xiàn)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(gè) 控 制 柜 安 裝 １ 個(gè) 小 型ＰＬＣ。小型 ＰＬＣ 采 用 Ｓ７－２００＋ＥＭ２４３， 無(wú)線(xiàn)交換機(jī)采用ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１系列產(chǎn)品。

（３）每臺(tái)吸泥機(jī)采用 ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１搭建整個(gè)沉淀池區(qū)域的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。首先把每臺(tái)行車(chē)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(guò)饋線(xiàn)將天線(xiàn)外延至行車(chē)控制箱 外；然 后 在 沉 淀池ＰＬＣ站位置安置１臺(tái) ＡＷＫ－３１２１，設(shè)置為 ＡＰ模式。這樣，每臺(tái)行車(chē)控制柜內(nèi)的 ＡＷＫ－３１２１均可通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路與沉淀池 ＰＬＣ站的 ＡＷＫ－３１２１建 立 連 接，從而實(shí)現(xiàn)沉淀池ＰＬＣ站與每臺(tái)行車(chē)控制柜的實(shí)時(shí)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(yǔ)

采用小型 ＰＬＣ＋無(wú)線(xiàn) ＡＰ的控制模式后，每臺(tái)吸泥機(jī)都自成一套獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了吸泥機(jī)就地手動(dòng)控制、就地自 動(dòng) 控 制、 遠(yuǎn) 程 自 動(dòng) 控 制 等 功 能。 即 使 沉 淀 池ＰＬＣ或無(wú)線(xiàn) ＡＰ出現(xiàn)故障，每臺(tái)吸泥機(jī)仍能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行；而采用無(wú)線(xiàn) ＡＰ通信，避免了原系統(tǒng)的信號(hào)傳輸故障，使控制更加靈活。