无线ＡR在水厂吸泥机电气控制中的应用

０ 引言

自来水厂排泥装置是水厂生产的重要环节，通过对排泥装置合理而**的控制，既可大幅减轻工人劳动强度，又可提高水厂水质，降低水厂运行水耗和能耗。目前，大多数净水厂采用平流式沉淀池，其排泥由吸泥机完成，而吸泥机一般由吸泥系统、抽真空系统、驱动装置、主梁和端梁等组成。吸泥机两侧分别装有１台同规格的三相交流异步电机，通 过 继 电 器、 接触器由同一控制电路进行控制，其典型运行方式为正反向控制线路的传统控制，并配备热继电器作常规过载保护、熔断器作短路保护。主梁由两端梁上的驱动装置带动，沿铺设在池顶上的轨道行驶，随主梁运行的吸泥系统将沉积在沉淀池底的污泥吸入并经排泥管排至池外排泥沟。

１ 吸泥机电气控制系统

１．１ 电气控制原理

吸泥机电气控制原理：驱动电机、潜水泵、电磁阀等设备通过接触器、继电器等集中在一个控制箱里，只能实现手动控制功能；输入输出信号通过 “滑触线＋电缆 ”硬接线方式输送到沉淀池 ＰＬＣ 控 制 柜 中， 通 过 沉 淀 池 的ＰｒｅｍｉｕｍＰＬＣ来实现远程自动控制和运行监控。吸泥机电气控制系统接线如图１所示。

１．２ 存在的问题

电气控制系统是通过有线将各吸泥机与沉淀池 ＰＬＣ站建立通信连接的，但吸泥机为移动设备，会对滑触线产生很大的磨损，从而产生了较高的维护费用；同时，滑触线磨损也存在较大安全隐患，影响水厂的正常生产运行。若沉淀池的ＰｒｅｍｉｕｍＰＬＣ出现故障，则４台吸泥机都只能人工手动控制，无法自动运行，增加了人工劳动强度。

１．３ 问题分析

滑触线装置由护套、导体、受电器及辅助组件构成，其中受电器*易出现故障。受电器是在导管内运行的一组电刷壳架，由安置在吸泥机上的拨叉带动，使之与吸泥机同步运行，电刷的电能通过导轨传给电机或其它控制元件。因吸泥机运行频繁，每天至少运行一个周期，时长约３～４ｈ，滑触线磨 损 很 大，故必须考虑磨损较少的传输方式。为此，除供电电源必须采用有线传输外，测量控制信号均采用无线通信方式。

２ 改造方案

方案１：电源和信号连接全都采用扁平软电缆来代替原有的滑触线，其它不做改动。考虑到扁平软电缆过多，会使吸泥机的某个侧面增加过多重量而导致运行不平稳；同时，原有滑触线系统的悬挂导轨不适合于扁平电缆悬挂，且新装电缆悬挂系统负荷要求高， 该 部 分 造 价 也 很高。

方案２：电源连接采用扁平软电缆，信 号 通 过 增 加１个小型 ＰＬＣ和无线 ＡＰ来连接。该方案中仅电源连接采用扁平软电缆，可省去不少扁平软电缆和电缆悬挂导轨；新增１个小型 ＰＬＣ和无线 ＡＰ来连接信号传输，将会使信号传输更准确轻松，同时可使每台吸泥机都自成一套独立的自控系统。经经济计算和性能比较，*后选用方案２。

３ 设备选型

３．１ＰＬＣ选型

吸泥机电气控制系统控制点数统计如下。

（１）数字量输入信号（ＤＩ）共计１２个点数：包括吸泥机前进、后退，左驱动电机故障、右驱动电机故障，潜水泵运行、故 障， 前 进 到 位、 后 退 到 位， 前 进 超 限、 后 退 超限，真空形成，远程控制信号。

（２）数字量输出信号（ＤＯ）共计４个点数：包括吸泥机前进、后退，潜水泵运行，开电磁阀。

结合 实 际 控 制 点 数， 西 门 子 Ｓ７－２００ 系 列 的 ２２４ＸＰＣＵＰ具有１４个ＤＩ、１０个ＤＯ、２个 ＡＩ、１个 ＡＯ，完全满足使用要求。因 Ｓ７２２４ＸＰ 没有以太网接口，故 需 增 加１块 ＥＭ２４３－１以太网通信模块。

３．２ 无线 ＡＰ选型

由于行车 具 有 移 动 性， 故采用无线传输方式较为方便，但该无线产品必须具备快速漫游切换功能，以确保行车行驶过程中数据传输的可靠性。考虑到吸泥机安装在露天环境，控制柜内温度较高，产品必须具备可靠的工业等级温度需求，且平流式沉淀池一般长达１００多米，而无线通信产品能确保至少２００ｍ 以上的可靠通信。

根据以上 技 术 要 求，无 线 交 换 机 采 用 ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１系列产品。该交换机具有支持长距离的数据传输及１００ｍｓ的 ＴｕｒｂｏＲｏａｍｉｎｇ技术，导轨安装。ＡＷＫ－３１２１是一款 工 业 等 级 的 无 线 产 品， 支 持 Ｍｏｘａ 独 有 的 ＴｕｒｂｏＲｏａｍｉｎｇＴＭ快速漫游切换技术，能在５０ｍｓ内实现指定条件下的 ＡＰ 漫 游 切 换， 保证了通信数据的持续可靠性。 此外，ＡＷＫ－３１２１还支持１０ｋｍ 长距离数据传输通信，其 独特的工业等级设计也完全符合工业现场的需求，其宽温型号还可在－４０～７５℃的环境中稳定运行。

４ 控制过程

（１）拆除每台行车原有滑触线系统和控制柜，电 源 连接采用扁平软电缆。

（２）重新制作控制柜， 每 个 控 制 柜 安 装 １ 个 小 型ＰＬＣ。小型 ＰＬＣ 采 用 Ｓ７－２００＋ＥＭ２４３， 无线交换机采用ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１系列产品。

（３）每台吸泥机采用 ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１搭建整个沉淀池区域的无线通信系统。首先把每台行车控制柜内的小型ＰＬＣ连 接 到 ＭＯＸＡ ＡＷＫ－３１２１上，ＡＷＫ－３１２１作 为 Ｃｌｉ－ｅｎｔ端通过馈线将天线外延至行车控制箱 外；然 后 在 沉 淀池ＰＬＣ站位置安置１台 ＡＷＫ－３１２１，设置为 ＡＰ模式。这样，每台行车控制柜内的 ＡＷＫ－３１２１均可通过无线链路与沉淀池 ＰＬＣ站的 ＡＷＫ－３１２１建 立 连 接，从而实现沉淀池ＰＬＣ站与每台行车控制柜的实时通信建立。

改造后的电气控制网络如图２所示。

５ 结束语

采用小型 ＰＬＣ＋无线 ＡＰ的控制模式后，每台吸泥机都自成一套独立运行系统，从而实现了吸泥机就地手动控制、就地自 动 控 制、 远 程 自 动 控 制 等 功 能。 即 使 沉 淀 池ＰＬＣ或无线 ＡＰ出现故障，每台吸泥机仍能实现自动连续运行；而采用无线 ＡＰ通信，避免了原系统的信号传输故障，使控制更加灵活。