空分工艺循环水泵电控系统的改造

魏文建

（北方铜业股份有限公司侯马冶炼厂，山西 侯马 043000）

1 概述

北方铜业股份有限公司侯马冶炼厂空分车间循环泵、给水泵承担着工艺设备冷却的重要任务，8台水泵电气控制部分既有电气联锁，又有同仪表的流量、压力联锁。北京设计院在1997年设计的电控系统仍采用传统的继电器控制方式。由于接点较多，非常容易出现故障，且电气回路接线复杂、查找故障困难，给检修工作带来很大不便，给工艺的正常运行造成安全隐患。2010年9月侯马冶炼厂设备检修期间，将其联锁部分的继电器控制改造为用可编程控制器PLC控制，不仅增强了系统的可靠性，而且简化了控制接线，便于故障的判断与查找。

图1 原继电器控制原理图

图2 PLC输入输出接线图

2 原水泵电控系统工作原理及存在的问题

工艺中各有两台循环泵，两台给水泵共计8台泵，两台泵工作方式为一用一备。具体动作原理见图1。采用1#泵运行、2#泵备用的工作方式时，当1#泵转换开关1SA放在手动位置，2#泵转换开关2SA放在自动位置，按下起动按钮1SF，接触器1 kM得电吸合，1#泵起动运行。同时1SF的机械联锁接点闭合，接通中间继电器1 KA1，为时间继电器KT得电做好准备。当1#泵出现故障，热继电器1 KH常闭接点断开，接触器1 KM失电，其常闭接点接通，时间继电器KT得电，经过整定的时间（2 s）后，其延时常开接点闭合，中间继电器1KA3得电，1KA3串接在自动回路中的常开接点闭合，接触器2KM得电，2#泵起动运行。另外，在循环水流量小于480 m3/h(给水泵的压力低于4.8 MP)时，从仪表专业送来的P(L)接点闭合，中间继电器1KA2得电，1KA2串接在自动回路中的常开接点闭合，接触器2KM得电，2#泵也起动运行。采用2#泵运行、1#泵备用的工作方式情况同上。

由以上可以看出，每两台泵就有4个中间继电器、1个时间继电器参与工作，由于大量触点存在，且继电器较容易损坏，因此导致故障频繁发生。为此，本厂决定采用PLC对其进行改造。

图3 PLC梯形图

表1 PLC程序

3 硬件设计和输出继电器描述

本厂的改造思想是去掉原控制系统中的各个继电器（KT、1KA1、2KA1、KA2、KA3），将其用 PLC当中的逻辑继电器代替。基于本厂广泛使用日本立石电机公司的OMRON系列PLC，考虑到通用性，选用PLC型号为CMP1A-30CDR-A，输入/输出点数为18/12点，交流电源继电器输出方式。输入回路采用24 V DC电源，输出回路采用220 V AC电源。

PLC的输入/输出接线图见图2。

PLC输出采用了中间继电器KA-1～KA-8(继电器型号为OMRON MY4NJ，220V AC)用来隔离，以保护PLC输出端子，同时可以节约输出点。其中，KA-1～KA-4为8台泵的自动回路接点输出继电器，每个继电器各有两对常开接点串接到两台泵的自动回路中，以代替图1中的KA2和KA3的并联接点。当PLC中的自动开泵条件满足时，相对应的KA-1～KA-4继电器闭合，其接点接通泵的自动回路，启动备用泵。KA-5～KA-8继电器各有一对常开接点串接到报警电铃和指示灯的电源回路中（原电铃和指示灯需改变接线，通过KA-5～KA-8的接点接入到AC220 V电源中）；当运行泵故障停止后，相对应的KA-5～KA-8继电器闭合，其接点接通电铃和指示灯的电源，发出声光报警信号。此时，将解除按钮SA1～SA4扭到断开位置，解除报警信号。

4 软件设计

该系统的梯形图全部采用最基本的逻辑指令完成，并保持了原继电器控制系统的设计思路，因此直观、易懂。

根据原电控系统工作原理绘制出梯形图，见图3。

根据梯形图写出PLC程序，见表1。

5 结束语

改造完成后的电控系统用1个PLC取代了原先16个中间继电器和4个时间继电器，通过半年多的应用实践证明，采用PLC对复杂的继电器控制系统进行改造是非常成功的，不仅简化了控制接线，便于故障的判断与查找，而且控制系统的稳定性、可靠性大大提高。