鋼絲繩式格柵除污機(jī)是一種自動(dòng)化程度較高的污水處理設(shè)備，用于攔截和清除污水中粗大的漂浮物。黃石市磁湖污水處理廠2003年投入使用了三臺(tái)此種設(shè)備，其核心控制系統(tǒng)選用日本三菱公司生產(chǎn)的FX1N -40MR型可編程控制器（I/O輸入28點(diǎn)，輸出18點(diǎn)），輔以接近開關(guān)（感應(yīng)距為5mm和l0mm）和FDU81型液位差計(jì)作為信號(hào)采集裝置。3年的實(shí)踐證明，PLC控制安全可靠，滿足了污水處理工藝自動(dòng)化的要求。
一、設(shè)備簡(jiǎn)介
格柵除污機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、差動(dòng)機(jī)構(gòu)、卸渣機(jī)構(gòu)、清污抓斗、導(dǎo)軌、柵體框架、維修平臺(tái)及電控裝置組成。這種機(jī)型每臺(tái)有三根鋼絲繩索，纏繞在同一個(gè)卷筒上，其中兩側(cè)鋼絲繩牽引抓斗沿導(dǎo)軌上下滑動(dòng)，由一臺(tái)2.2kW升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)；中間一根鋼絲繩控制抓斗的開閉，由另一臺(tái)0.75kW啟閉電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此抓斗的升降和齒耙開閉分別由兩個(gè)相互獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)備主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。抓斗的上下限位、鋼絲繩松繩、斷繩及開、閉耙到位均設(shè)有成對(duì)的接近開關(guān)，與PLC控制器一起實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除渣的動(dòng)作。即抓斗下行一開耙一閉耙一上行一卸渣一運(yùn)行計(jì)時(shí)一停機(jī)計(jì)時(shí)一下行。
二、PLC控制過(guò)程
控制原理如圖2、圖3所示。
1．抓斗下行。開機(jī)前抓斗位于起始位置，提升到位接近開關(guān)接通，常開點(diǎn)X6閉合。選擇手動(dòng)或自動(dòng)開關(guān)，即常開點(diǎn)X15或X16閉合，按下啟動(dòng)按鈕，常開點(diǎn)X20閉合，則輔助繼電器M392接通，升降電機(jī)啟動(dòng)，抓斗下行。
2．開耙。定時(shí)器T0接通開始計(jì)時(shí)，延時(shí)2s后T0常開點(diǎn)閉合，M393接通，啟閉電機(jī)啟動(dòng)，抓斗開耙。開耙到位后，開耙到位接近開關(guān)接通，常閉點(diǎn)X7斷開，啟閉電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
3．閉耙。抓斗下行至池底，閉耙到位接近開關(guān)接通，則常開點(diǎn)X4閉合，M0接通，升降電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)常開點(diǎn)M0閉合，M394得電，啟閉電機(jī)啟動(dòng)，抓斗閉耙。閉耙到位時(shí)，閉耙到位接近開關(guān)接通，常開點(diǎn)X5閉合，M1接通，啟閉電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
4．抓斗上行。閉耙到位后，常開點(diǎn)M1閉合，M395得電，升降電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，抓斗上行，提升到位，常開點(diǎn)X6閉合，M2接通，升降電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
5．卸渣。抓斗上行到位后延時(shí)3s，通過(guò)本機(jī)差動(dòng)機(jī)構(gòu)和卸渣機(jī)構(gòu)自行將廢渣排至小車外運(yùn)，同時(shí)運(yùn)行計(jì)時(shí)器和停機(jī)計(jì)時(shí)器工作，至此一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。
三、PLC控制特點(diǎn)與功能
1．實(shí)現(xiàn)一系列準(zhǔn)確的清撈動(dòng)作。格柵除污機(jī)是間斷運(yùn)行的，通過(guò)PLC內(nèi)部計(jì)時(shí)器，嚴(yán)格控制除污機(jī)運(yùn)行時(shí)間、停機(jī)時(shí)間和卸渣時(shí)間，所有輸出信號(hào)均可送至中央控制室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，方便值班人員夜間操作。
2．松繩保護(hù)。抓斗上行、下行過(guò)程中，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，出現(xiàn)松繩但耙沒(méi)下放到位的現(xiàn)象，這是一種非正常狀態(tài)（耙未到達(dá)池底）。本機(jī)PLC內(nèi)部設(shè)置了一計(jì)數(shù)器C0記下松繩次數(shù)，即記錄指定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)這種狀態(tài)的次數(shù)，如達(dá)到設(shè)定值，則常開點(diǎn)C0閉合，M104工作，輸出報(bào)警信號(hào)和控制相應(yīng)輸出繼電器，見(jiàn)圖4，提請(qǐng)操作人員查看現(xiàn)場(chǎng)，采取措施排除障礙物。
3．開、閉耙保護(hù)。當(dāng)抓斗開耙、閉耙過(guò)程中出現(xiàn)障礙時(shí)，開耙、閉耙到位開關(guān)不能按時(shí)接通。此時(shí)PLC設(shè)置了T1、T2，見(jiàn)圖4，限時(shí)7s若不能完成開耙、閉耙動(dòng)作，則輸出故障信號(hào)，并控制相應(yīng)繼電輸出，保證了除污機(jī)的安全運(yùn)行。
4．根據(jù)液位差靈活控制運(yùn)行。當(dāng)攔截殘?jiān)鼣?shù)量較多時(shí)，格柵除污機(jī)前后液位出現(xiàn)較大的高度差，此時(shí)即使在停機(jī)狀態(tài)，也必須開機(jī)，因此在自動(dòng)工作狀態(tài)，格柵除污機(jī)運(yùn)行還受液位差控制器及定時(shí)時(shí)間的控制，見(jiàn)圖2。即當(dāng)設(shè)備處在間歇停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，柵體前后的液位差達(dá)到一定的設(shè)定值或保持間斷工作的定時(shí)時(shí)間到，X22閉合，M3接通，M392工作，設(shè)備即投入工作，可根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)行操作。
5．過(guò)載保護(hù)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生機(jī)械過(guò)載或電機(jī)過(guò)載等故障時(shí)，X2和X10閉合，M100得電，報(bào)警并控制相應(yīng)繼電輸出。在每一動(dòng)作程序均設(shè)有常閉點(diǎn)X17，急停按鈕啟動(dòng)后，所有常閉點(diǎn)X17斷開，相應(yīng)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，見(jiàn)圖4。
四、安裝及使用注意事項(xiàng)
1．PLC要求環(huán)境溫度在0~55℃為宜，安裝時(shí)不能將其放在發(fā)熱量大的元器件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。如果周圍環(huán)境超過(guò)55℃，則應(yīng)安裝電風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。
2．為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接上專用地線。接地點(diǎn)應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備（如電機(jī)）的接地點(diǎn)分開，若達(dá)不到這種要求，則必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。
3．對(duì)電源的要求。PLC供電電源為50Hz、220(1±10%)V的交流電。對(duì)于電源線來(lái)的干擾，應(yīng)安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，然后再接入PLC。若現(xiàn)場(chǎng)電源質(zhì)量滿足不了上述要求，則需設(shè)置一個(gè)精度較高的穩(wěn)壓電源。
4．PLC在使用中會(huì)因外界干擾、后備電池電量耗盡和硬件等因素，使其內(nèi)部的程序丟失。一旦發(fā)生此類情況，若不能及時(shí)將原程序重新裝入，則將造成設(shè)備的全面癱瘓，這就需要做好程序的備份。
五、結(jié)語(yǔ)
PLC應(yīng)用于鋼絲繩式格柵除污機(jī)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了抓斗下行、開耙、閉耙、提升、卸渣五個(gè)機(jī)械動(dòng)作，按照預(yù)期設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行，直至限制各個(gè)動(dòng)作的接近開關(guān)接到信號(hào)為止。運(yùn)行實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)繼電器控制相比，PLC節(jié)省了大量時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器、步進(jìn)控制開關(guān)等設(shè)備，提高了自動(dòng)控制的準(zhǔn)確性和可靠性，同時(shí)保障了被控設(shè)備的運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳富安，朱運(yùn)利，申毅．單片機(jī)IJ可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2003.
[2]宮淑貞，王冬青，徐世許．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，2002.
[3]江蘇無(wú)錫市通用機(jī)械公司．鋼絲繩式格柵除污機(jī)用戶手冊(cè)[K]，2001.
