李 勝

（安徽省淠史杭灌區(qū)管理總局淠東干渠管理處，237009，六安）

水電站低壓氣系統(tǒng)的主要作用是氣壓剎車、調(diào)相壓水、圍帶用氣、風(fēng)動吹掃，以及作為部分風(fēng)動工具的氣源。六安九里溝水電站位于安徽省六安市北郊，利用舉世聞名的新中國最大灌區(qū)——淠史杭灌區(qū)淠東干渠的輸水落差發(fā)電。該電站的低壓氣系統(tǒng)由兩臺立式一級雙缸單動水冷空氣壓縮機(jī)和一只空氣儲罐組成。由于用傳統(tǒng)的繼電器構(gòu)成的自動控制線路復(fù)雜，故障率高，且有些功能難以實現(xiàn)，平時運(yùn)行以手動為主。為提高設(shè)備的自動化水平，需要對其進(jìn)行改造。

一、低壓氣系統(tǒng)自動控制的要求

系統(tǒng)應(yīng)能夠自動完成以下控制程序：當(dāng)氣罐氣壓降低到下限時，啟動主用空壓機(jī)；當(dāng)氣罐氣壓降低到下下限時，啟動備用空壓機(jī)，同時氣壓過低報警接點(diǎn)輸出。為防止備用空壓機(jī)長期不啟動而造成故障，兩臺空壓機(jī)互為備用，自動按次切換，即第一次到氣壓下限時啟動1號機(jī)，2號機(jī)備用；第二次到氣壓下限時啟動2號機(jī)，1號機(jī)備用；依次類推?？諌簷C(jī)啟動時，要同時打開該機(jī)的冷卻水電磁閥，10 s后冷卻管道中的流量開關(guān)沒有檢測到水流，自動停機(jī)，并自動切換到備用空壓機(jī)，同時發(fā)出冷卻水故障信號；空壓機(jī)停止時，自動關(guān)閉冷卻水電磁閥?？諌簷C(jī)啟動時，要同時打開該機(jī)的電磁排污閥，以排污并保障空壓機(jī)空載啟動，排污閥延遲30 s關(guān)閉。能夠通過選擇開關(guān)退出某臺空壓機(jī)（如檢修保養(yǎng)時），此時始終由另一臺空壓機(jī)作為主用機(jī)自動運(yùn)行。能手動啟動和停止空壓機(jī)。

二、控制器件的選擇

LOGO!是西門子公司的通用邏輯控制模塊，它填補(bǔ)了傳統(tǒng)繼電器與PLC之間的技術(shù)空缺。該模塊本身集成了“與”“或”“非”等 8種基本功能以及時間定時器、計數(shù)器和模擬量處理等28種專有功能，LOGO!通過采用內(nèi)部功能塊編程的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器開關(guān)的外部接線方案，在一個體積很小的模塊之中可任意調(diào)用所需要的各種功能塊來編輯應(yīng)用程序，從而實現(xiàn)原本需要很多定時器、繼電器、時鐘和接觸器搭配才能實現(xiàn)的控制任務(wù)。與傳統(tǒng)繼電器方案相比，LOGO!的解決方案具有功能強(qiáng)大、可靠性高、減少連接配線、節(jié)省控制柜空間、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)；與PLC相比，LOGO!價格低廉，編程簡單，輸入輸出對電源的要求低，同時由于 LOGO!控制模塊的繼電器輸出點(diǎn)具有最大10 A的電流承載能力，能夠直接連接各種執(zhí)行元件，如小電機(jī)、照明設(shè)備等，可以大大簡化外部接線。所以在水電站低壓氣系統(tǒng)的自動控制設(shè)計中，既要完成上述的多種功能，還要保證可靠性，控制性能、體積、價格，顯然采用繼電器控制和PLC控制都不是最理想的，而西門子LOGO!是理想的控制單元。

根據(jù)控制要求，選用LOGO!230RC作為主控單元，該單元操作電壓為 115V～240V AC/DC，8點(diǎn)數(shù)字量輸入，4點(diǎn)繼電器輸出；選用LOGO!DM8230R作為擴(kuò)展模塊，4點(diǎn)數(shù)字量輸入，4點(diǎn)繼電器輸出。

三、外部接線

外部接線如圖1所示。其中啟動空壓機(jī)是接通其接觸器線圈，而電磁閥的功率不大，由LOGO!直接啟動，省去了中間元件。

四、程序設(shè)計

采用LOGO! soft comfort V6.0版進(jìn)行編程，程序如圖2所示。

1.雙機(jī)互為備用、按次切換功能的設(shè)計

當(dāng)壓力降到下限時，I1輸入有效，其啟動空壓機(jī)的回路有兩條：一條是通過與門B002和或門B001，置位鎖存繼電器B005，使Q1閉合，啟動1號空壓機(jī)；另一條是通過與門B014和或門B013，置位鎖存繼電器B012，使Q4閉合，啟動2號空壓機(jī)。這兩條回路通過鎖存繼電器B007來選擇，因B007的輸出一個是經(jīng)反相接入與門B002，一個是直接接入與門B014，所以這兩個與門不會同時導(dǎo)通。B004和B011是下降沿觸發(fā)與非門，當(dāng)Q1由閉合變?yōu)閿嚅_時（即1號空壓機(jī)從運(yùn)行轉(zhuǎn)為停止時），B004觸發(fā)，將B007置位，輸出高電平，反相接入與門B002，使B002不能導(dǎo)通，而正相接入B014，為下次啟動2號機(jī)作準(zhǔn)備。當(dāng)下次壓力降到下限時，B014可以導(dǎo)通，啟動了2號空壓機(jī)。同樣，當(dāng)停機(jī)時會觸發(fā)B011，使B007復(fù)位，為下次啟動1號空壓機(jī)作準(zhǔn)備。這樣就實現(xiàn)了按次切換。而當(dāng)壓力降到下下限時，則通過或門B001和B013直接置位B005和B012，使兩臺空壓機(jī)均啟動，同時啟動Q8發(fā)出壓力過低警報。

2.冷卻水和排污閥控制回路的設(shè)計

鎖存繼電器B005和B012在啟動空壓機(jī)的同時，也分別接通了Q2、Q3和Q5、Q6，用于開啟各自的冷卻水電磁閥和排污閥。冷卻水（以1號機(jī)為例）的流量信號經(jīng)I7反相輸入，和空壓機(jī)啟動信號Q1接入與門B020，Q1啟動時與門導(dǎo)通，接通延時定時器B019開始計時，如果10 s內(nèi)有冷卻水，I7輸出高電平，B020截止，B019復(fù)歸；如果達(dá)到10 s I7沒有輸出，則B019輸出置位鎖存繼電器B024，使B005復(fù)位，停止1號空壓機(jī)，同時啟動Q7發(fā)出冷卻水故障報警。此時如果壓力下限信號I1還在，則觸發(fā)B012啟動2號空壓機(jī)。

電磁排污閥則由脈寬繼電器B008和B017啟動，延時30s關(guān)閉。

3.檢修標(biāo)志位的設(shè)計

通過I9或I10的輸入使鎖存繼電器B007始終保持置位或復(fù)位的狀態(tài)，實現(xiàn)一臺機(jī)退出時由另一臺機(jī)自動運(yùn)行。

五、結(jié) 語

改造后，低壓氣系統(tǒng)動作可靠且造價低廉，功能得到完整的實現(xiàn)。實踐證明，在控制不太復(fù)雜的系統(tǒng)中LOGO!是功能夠用、性價比頗高的可行方案。

[1]SIEMENS LOGO！手冊[Z].德國：2009.3

[2]段歷歷.西門子LOGO！控制器在液壓站中的應(yīng)用 [J].中國設(shè)備工程，2008（3）.