地面排水系統(tǒng)主要用于收集地面雨水并排放到大海中，可用于地面排水系統(tǒng)的液位計(jì)的選擇有多種，如電結(jié)點(diǎn)式液位計(jì)、防凍液液位計(jì)、超聲液位計(jì)等產(chǎn)品，其中使用較為廣泛的就是防凍液液位計(jì)，因?yàn)槠浒惭b和維護(hù)都非常方便，測(cè)量結(jié)果也很精準(zhǔn)。也可以配套相應(yīng)的遠(yuǎn)傳信號(hào)裝置，進(jìn)行遠(yuǎn)程的報(bào)警和控制。在本文的案例中，以前的工程系統(tǒng)一直使用的是電結(jié)點(diǎn)式液位計(jì)，但缺陷也很明顯，易受環(huán)境潮濕和結(jié)垢的影響，性能不穩(wěn)定，并且安裝位置較低，不便于維護(hù)。后來通過國產(chǎn)化改造，使用了國產(chǎn)的投入式液位傳感器和智能二次顯示表替代了電結(jié)點(diǎn)式液位計(jì)，但改造后的系統(tǒng)因設(shè)計(jì)存在不足，防凍液液位計(jì)故障后，造成軸流泵無法停運(yùn)，空轉(zhuǎn)燒毀。為了避免泵空轉(zhuǎn)事件的再次發(fā)生，應(yīng)用S7-200系列PLC又對(duì)地面排水控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，成功解決了系統(tǒng)存在的問題，提高了系統(tǒng)的可考性。

一、 初次改造后控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1 系統(tǒng)功能
地面排水控制系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)軸流排水泵的啟停，排出地面水收集地坑的水?？刂葡到y(tǒng)通過測(cè)量地坑液位，當(dāng)液位高度達(dá)到*一啟泵設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)1臺(tái)排水泵進(jìn)行排水，當(dāng)液位高度達(dá)到*二啟泵設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)另1臺(tái)排水泵進(jìn)行排水，當(dāng)液位降到停泵液位時(shí)，停止排水泵運(yùn)行。
1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，國產(chǎn)化改造后，地面排水控制系統(tǒng)用防凍液液位計(jì)測(cè)量地坑液位，用智能二次儀表接收防凍液液位計(jì)的信號(hào)，并根據(jù)設(shè)定的液位報(bào)警值向電氣控制部分發(fā)出啟動(dòng)和停運(yùn)排水泵信號(hào)，控制系統(tǒng)配置了2個(gè)防凍液液位計(jì)，通過1個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，可以選擇投入使用的液位計(jì)，也可對(duì)比兩個(gè)液位計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過定期巡檢發(fā)現(xiàn)液位測(cè)量故障。
二、系統(tǒng)存在的不足
2006年，因投入使用的防凍液液位計(jì)損壞，輸出液位測(cè)量值保持不變，并高于*一啟泵設(shè)定值，導(dǎo)致了排水泵無水空轉(zhuǎn)，軸承失去水潤滑冷卻燒毀，事后，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，發(fā)現(xiàn)存在初次改造后系統(tǒng)存在以下問題：
1）未考慮液位計(jì)損壞保護(hù)停運(yùn)排水泵。
2）配置了2個(gè)防凍液液位計(jì)，但受智能二次儀表的功能限制，只能投入1個(gè)液位計(jì)作為邏輯判斷的依據(jù)。
3）沒有液位計(jì)故障診斷和報(bào)警功能。
4）根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在切換液位計(jì)過程中，因電流沖擊易發(fā)生液位計(jì)的損壞
三、 系統(tǒng)改造
為了解決目前系統(tǒng)存在的問題，應(yīng)用S7-200系列PLC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了再次改造，改造后系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，選擇了CPU224中央處理器、EM235模擬量輸入輸出模塊、TD200顯示單元，并設(shè)置了液位計(jì)故障報(bào)警燈。
CPU224可以用編程軟件STEP7-Micro/WIN 32進(jìn)行邏輯編程，同時(shí)引入兩個(gè)防凍液液位計(jì)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，主要的邏輯功能如下：
（1）通過兩個(gè)液位計(jì)測(cè)量值對(duì)比實(shí)現(xiàn)了液位計(jì)診斷和報(bào)警功能，當(dāng)兩個(gè)液位計(jì)的差值絕對(duì)值超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警，點(diǎn)亮報(bào)警燈，便于巡檢人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)液位計(jì)測(cè)量故障。
（2）當(dāng)存在液位計(jì)測(cè)量故障時(shí)，發(fā)出保護(hù)停泵命令。
（3）取兩個(gè)液位計(jì)測(cè)量值的平均值作為液位測(cè)量值參與啟泵和停泵的邏輯判斷，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。
（4）通過TD200可以同時(shí)顯示兩個(gè)液位計(jì)的測(cè)量值和液位差值，不需要硬切換，避免電流沖擊導(dǎo)致液位計(jì)損壞。
實(shí)現(xiàn)起停泵控制和報(bào)警的梯形圖邏輯如圖3所示：

四、本文總結(jié)
通過S7-200系列PLC在地面排水控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的邏輯處理能力，擺脫了智能二次儀表的功能限制，實(shí)現(xiàn)了液位測(cè)量的故障診斷和報(bào)警功能，解決了單個(gè)液位計(jì)故障導(dǎo)致排水泵無法停運(yùn)的問題，提高了系統(tǒng)的可靠性，對(duì)類似系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改造有一定的參考意義。