一种基于PLC的超高压水泵控制系统

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，特别涉及一种基于PLC的超高压水泵控制系统。

背景技术

超高压水泵的作用是将输入的低压水经过超高压水泵的往复运动后，产生超高压水，以便清洗物体的表面、除漆除锈、零件去毛刺、破拆混泥土、钢坯除鳞等。如果超高压水泵在运行时出现故障，将会影响正常的施工，甚至会造成施工人员的伤害和设备的损坏。

目前对超高压水泵运行状态的监测，均采用现场读取各自仪表的形式，其存在的不足是：监测不到位和监测不全面。在出现故障时，不能得到合适的解决，难以达到自动控制的要求。现有技术中超高压水泵出口压力的调节，均采用气控溢流阀调节的形式，其存在的不足是：

1、在压力调节过程中，气控溢流阀始终处在半开半闭的状态，在超高压力水的作用下，极易损坏气控溢流阀的阀杆和阀座，造成达不到所设定的出口压力，甚至无法建立出口压力；

2、在调节出口低压的过程中，会造成控制升压/卸压的二位五通电磁阀，不能正常断开，因为过低的气源压力不能克服二位五通电磁阀复位弹簧的压力，使得高压泵的出口压力不能及时关断，甚至无法关断。

发明内容

本发明提供一种基于PLC的超高压水泵控制系统，解决了现有技术中气控溢流阀调节带来的问题，改用ABB变频器控制电机的转速来实现压力的调节，采用PLC控制器对超高压水泵的水箱水位、进水水压、泵油压、泵气压、进水水温、泵油温，泵出口压力等个参数进行实时采集和控制。

本发明中的一种基于PLC的超高压水泵控制系统，包括控制电源、PLC模块、触摸屏、控制面板、传感器系统和变频器，所述PLC模块分别与控制电源、触摸屏、控制面板、传感器系统及变频器连接；所述PLC模块包括数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、模拟量输出模块、模数转换模块和继电器模块，所述数字量输入模块与控制面板连接，所述模拟量输入模块与传感器系统连接，所述数字量输出模块与继电器模块连接，所述模拟量输出模块与变频器模块连接，所述模数转换模块与触摸屏连接。

上述方案中，所述传感器系统包括低水位传感器、高水位传感器、进水压力传感器、进水温度传感器、泵油压传感器、油温传感器、出口压力传感器、泵气压传感器和电机转速传感器，所述低水位传感器、高水位传感器、进水压力传感器、进水温度传感器、泵油压传感器、油温传感器、出口压力传感器、泵气压传感器和电机转速传感器均与模拟量输入模块连接。

上述方案中，所述控制电源包括控制变压器、断路器、交流接触器和开关电源模块，所述控制变压器与断路器连接，所述交流接触器与断路器连接，所述开关电源模块与断路器连接，所述开关电源模块与PLC模块连接。

上述方案中，所述控制面板上设有启动按钮、停止按钮、升压按钮、卸压按钮、复位按钮和急停按钮，所述启动按钮、停止按钮、升压按钮、卸压按钮、复位按钮和急停按钮均与数字量输入模块连接。

上述方案中，所述触摸屏上设有故障显示模块、水箱水位显示模块、进水压力显示模块、进水温度显示模块、泵油压显示模块、泵油温显示模块、泵气压显示模块、出口压力显示模块、电机转速显示模块和出口压力设置模块，所述故障显示模块与PLC模块连接，所述水箱水位显示模块分别与低水位传感器、高水位传感器连接，所述进水压力显示模块与进水压力传感器连接，所述进水温度显示模块与进水温度传感器连接，所述泵油压显示模块与泵油压传感器连接，所述泵油温显示模块与油温传感器连接，所述出口压力显示模块与出口压力传感器连接，所述电机转速显示模块与电机转速传感器连接。

本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种基于PLC的超高压水泵控制系统，采用PLC模块控制对超高压水泵的水箱水位、进水水压、泵油压、泵气压、进水水温、泵油温，泵出口压力等个参数进行实时采集，出现故障时，并进行相应停机处理，有效地保护设备和人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统框图。

图中：1、控制电源 2、PLC模块 3、触摸屏 4、控制面板

5、传感器系统 6、变频器

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明是一种基于PLC的超高压水泵控制系统，包括控制电源1、PLC模块2、触摸屏3、控制面板4、传感器系统5和变频器6，PLC模块2分级与控制电源1、触摸屏3、控制面板4、传感器系统5及变频器6连接，通过PLC模块2对超高压水泵的水箱水位、进水水压、泵油压、泵气压、进水水温、泵油温，泵出口压力等个参数进行实时采集并进行相应的处理。

PLC模块2包括数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、模拟量输出模块、模数转换模块和继电器模块，数字量输入模块用于与控制面板4上的各个按钮开关相连接，模拟量输入模块与传感器系统5中各个传感器连接，实时采集各个控制点的实际值；数字量输出模块与继电器模块连接，以隔离形式间接的驱动各个输出控制，控制增压泵和冷却风机的启动、停止，变频器6的启动、停止和高压电磁阀；模拟量输出模块与变频器6模块通过点对点的通讯方式连接，实现PLC模块2对变频器6的控制，从而控制电机的转速，最终达到出口压力的控制；模数转换模块与触摸屏3连接。

传感器系统5包括检测水箱的低水位传感器和高水位传感器，泵头的进水压力传感器和进水温度传感器，泵动力端润滑油泵油压传感器和油温传感器，检测压机的泵气压传感器，检测高压出口的出口压力传感器，以及检测变频器6转速反馈的电机转速传感器，低水位传感器、高水位传感器、进水压力传感器、进水温度传感器、泵油压传感器、油温传感器、出口压力传感器、泵气压传感器和电机转速传感器均与模拟量输入模块连接，通过4-20mA电流信号连接。

控制电源1由控制变压器整流，经各个断路器分配，分别与交流接触器、开关电源等连接。

控制面板4上设有启动按钮、停止按钮、升压按钮、卸压按钮、复位按钮和急停按钮，所述启动按钮、停止按钮、升压按钮、卸压按钮、复位按钮和急停按钮均与数字量输入模块连接，通过控制面板4选择按钮可以直接操作设备的运行。

触摸屏3上设有故障显示模块、水箱水位显示模块、进水压力显示模块、进水温度显示模块、泵油压显示模块、泵油温显示模块、泵气压显示模块、出口压力显示模块、电机转速显示模块和出口压力设置模块，与PLC模块2通过以太网Profinet形式通讯，在触摸屏3上显示各个传感器测量的实际值，运行状况，故障报警信息，出口压力的设置等；故障显示模块与PLC模块2连接，水箱水位显示模块分别与低水位传感器、高水位传感器连接，进水压力显示模块与进水压力传感器连接，进水温度显示模块与进水温度传感器连接，泵油压显示模块与泵油压传感器连接，泵油温显示模块与油温传感器连接，出口压力显示模块与出口压力传感器连接，电机转速显示模块与电机转速传感器连接。

上述系统还设有远程无线遥控器，与数字量输入模块连接，用于远程控制设备的升压、卸压和急停。

上述技术方案的工作原理：

PLC模块2通过数字量输入模块采集控制面板4按钮信号，进行设备的启动、停止、升压、卸压等操作，通过模拟量输入模块采集各个传感器4-20mA电流信号，经PLC模块2中的模数转换模块后，通过PLC模块2与触摸屏3Profinet的通讯方式，在触摸屏3上显示高压水泵各个检测点的实际值，如水箱水位、进水压力、泵油压、泵气压、进水温度、泵油温、出口压力等。经PLC模块2的运算、比较程序处理，通过PLC数字量输出模块控制增压泵、冷却风机、高压泵等电机运行，通过PLC模块2与变频器6点对点的通讯方式，控制电机的实际转速，达到超高压水泵出口压力的变化。当高压水泵检测点的实际值超出设定值时，经PLC程序比较，触摸屏3及时显示相应的故障，并卸压停机，保证了操作者对超高压水泵的使用安全。

本发明的优点和有益效果：

1、采用PLC模块2控制器对超高压水泵的水箱水位、进水水压、泵油压、泵气压、进水水温、泵油温，泵出口压力等个参数进行实时采集，出现故障时，并进行相应停机处理，有效地保护设备和人身安全；

2、采用触摸屏3显示方式，直观地显示各个参数值，当参数值超过PLC模块2程序设定值时，设备将及时停机，并在触摸屏3显示相应的故障信息，便于操作人员及时排除故障，有效地保证超高压水泵地安全运行；

3、选用了变频器6，在保证启动力矩的同时下，使设备缓慢、平稳的启动，降低了启动电流，避免了对供电系统的冲击；

4、选用工业无线遥控器，满足设备远程压力操作的升压和卸压功能，同时增加了远程急停，提升了设备的安全性。由于取消了连接控制电缆线，大大方便了操作者的使用范围和便捷性；

5、改进了PLC模块2，使得设备平稳地停机，出现故障时，先卸压(卸荷负载)，延时2秒自动停高压泵，再延时30秒自动停增压泵，这样大大地缓解重载时突然停机，对机械弹性联轴器所造成的巨大冲击，使得设备能持久地使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。