技术领域
[0001] 本实用新型涉及电学领域，更具体涉及一种配电站PLC控制泵水装置。
背景技术
[0002] 机修中心配电室下方水池，为了能够及时有效地排出水池中的积水，当水池水满时需要人工启动水泵进行排水作业。若人工忘记泵水会造成配电室被淹，造成重大机电事故。所以需要设计一种自动泵水装置，来排出水池中的水，防止配电室被淹。实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题在于
现有技术的配电室下方水池排水需要人工启动水泵，若人工忘记泵水，容易造成配电室被淹的问题。
[0004] 本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种配电站PLC控制泵水装置，包括主回路、二次回路、
信号处理
电路、水位
传感器以及PLC控制电路，所述主回路与所述二次回路连接，所述水位传感器包括发光
二极管，所述
发光二极管连接所述
信号处理电路，所述信号处理电路的输出端连接所述PLC控制电路的输入
接口，所述PLC控制电路的输出接口与所述二次回路连接。
[0005] 优选的，所述主回路包括热继电器FR、交流
接触器KM1以及带漏电保护的三相空开3P，所述交流接触器KM1包括主触头KM11以及线圈KM12，所述交流接触器KM1的主触头KM11常开，所述带漏电保护的三相空开3P的A、B、C三个接线端分别接所述交流接触器KM1的主触头KM11的进线端L1、L2、L3，所述交流接触器KM1的主触头KM11的出线端T1、T2、T3分别通
过热继电器FR与所述水泵P的三相动
力线分别连接。
[0006] 优选的，所述二次回路包括保险丝FU、交流接触器KM1的线圈KM12、热继电器FR的常闭触点FR1、
开关S1、开关S2以及继电器KM2，所述继电器KM2包括常开触点KM21和线圈KM22，所述保险丝FU的一端以及继电器KM2的常开触点KM21的一端分别接到交流电源AC1的两端，所述继电器KM2的常开触点KM21的另一端顺次通过开关S1、热继电器FR的常闭触点FR1以及交流接触器KM1的线圈KM12连接所述保险丝FU的另一端；所述开关S2并联到所述继电器KM2的常开触点KM21的两端。
[0007] 优选的，所述信号处理电路包括第一信号处理电路A1和第二信号处理电路A2，所述水位传感器包括第一水位传感器和第二水位传感器，所述第一水位传感器包括第一发光二极管D1，所述第二水位传感器包括第二发光二极管D2；所述第一发光二极管D1通过所述第一信号处理电路A1与所述PLC控制电路的输入接口I0.0连接，所述第二发光二极管D2通过所述第二信号处理电路A2与所述PLC控制电路的输入接口I0.1连接。
[0008] 优选的，所述第一信号处理电路A1包括
电阻R1、极性电容C1、
三极管Q1以及继电器KM3，所述继电器KM3包括线圈KM31和常开触点KM32，所述第一发光二极管D1的正极连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接到所述三极管Q1的基极，所述第一发光二极管D1的负极连接到所述三极管Q1的发射极，所述极性电容C1的正极连接到电阻R1的另一端与三极管Q1的基极的连线上，所述极性电容C1的负极连接到第一发光二极管D1的负极与三极管Q1的发射极的连线上，所述极性电容C1的负极接地，所述三极管Q1的集
电极接线圈KM31的一端，线圈KM31的另一端连接
电压源V1。
[0009] 优选的，所述继电器KM3为DC24V继电器，所述电压源V1为24V。
[0010] 优选的，所述第二信号处理电路A2包括电阻R2、极性电容C2、三极管Q2以及继电器KM4，所述继电器KM4包括线圈KM41和常开触点KM42，所述第二发光二极管D2的正极连接所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接到所述三极管Q2的基极，所述第二发光二极管D2的负极连接到所述三极管Q2的发射极，所述极性电容C2的正极连接到电阻R2的另一端与三极管Q2的基极的连线上，所述极性电容C2的负极连接到第二发光二极管D2的负极与三极管Q2的发射极的连线上，所述极性电容C2的负极接地，所述三极管Q2的集电极接线圈KM41的一端，线圈KM41的另一端连接电压源V2。
[0011] 优选的，所述继电器KM4为DC24V继电器，所述电压源V2为24V。
[0012] 优选的，所述PLC控制电路包括PLC模
块及其外围电路，所述PLC模块包括输入接口I0.0、输入接口I0.1、左侧输入点内部电路的公共端1M、左侧输入点内部电路的公共端M、左侧输入点内部电路的公共端L+、输出接口Q0.0、右侧输出点内部电路的公共端1M、右侧输出点内部电路的公共端1L+、相线L端、零线N端以及保护接地PE
端子，所述左侧输入点内部电路的公共端M和左侧输入点内部电路的公共端L+为PLC模块提供的DC24V输出的一对电源端，右侧输出点内部电路的公共端1M和右侧输出点内部电路的公共端1L+为PLC模块提供的DC24V输出的又一对电源端，左侧输入点内部电路的公共端1M和左侧输入点内部电路的公共端M以及右侧输出点内部电路的公共端1M连接，左侧输入点内部电路的公共端L+和右侧输出点内部电路的公共端1L+连接，所述继电器KM3的常开触点KM32一端接入输入接口I0.0，所述继电器KM4的常开触点KM42一端接入输入接口I0.1，所述继电器KM3的常开触点KM32的另一端以及所述继电器KM4的常开触点KM42的另一端均接所述左侧输入点内部电路的公共端L+；输出接口Q0.0接所述继电器KM2的线圈KM22一端，所述继电器KM2的线圈KM22的另一端接所述右侧输出点内部电路的公共端1M；所述相线L端和零线N端之间接交流电源AC2，交流电源AC2的电压为AC220V，所述保护接地PE端子接地。
[0013] 优选的，所述PLC模块选用西
门子S7-200系列中的CPU224XP，该型号的PLC模块为晶体管型。
[0014] 本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型结合现场实际，设计简单实用，方便操作，水满时能够自动排出配电室下方水池中的积水，欠水时能够自动停止水泵，本装置不仅能够自动控制而且能够手动控制，当自动控制单元出现故障时，可以通过手动控制关闭水泵P，能够很好的保护设备。本装置中加入了热继电器FR，当水泵P空载运行时，能够及时切断二次回路从而停止水泵P运行，很好地保护了水泵P。
附图说明
[0015] 为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实用新型描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的整体结构示意图；
[0017] 图2是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的主回路的电路原理图；
[0018] 图3是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的二次回路的电路原理图；
[0019] 图4是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的第一信号处理电路A1的电路原理图；
[0020] 图5是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的第二信号处理电路A2的电路原理图；
[0021] 图6是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的PLC控制电路的示意图；
[0022] 图7是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的程序设计的PLC梯形图；
[0023] 图8是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的输入接口I0.0接通时PLC控制电路的示意图；
[0024] 图9是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的输入接口I0.1接通时PLC控制电路的示意图；
[0025] 图10是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的手动启动水泵模式下的二次回路中开关S1和S2均闭合时的电路原理图；
[0026] 图11是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的手动停止水泵模式下的二次回路中开关S1断开时的电路原理图；
[0027] 图12是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的主回路导通的电路原理图；
[0028] 图13是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的自动控
制模式下的二次回路中开关S1闭合和S2断开时电路原理图；
[0029] 图14是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的自动控制模式下自动启动水泵的二次回路中常开触点KM21闭合时的电路原理图；
[0030] 图15是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的程序设计的时序图；
[0031] 图16是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的主回路中主触头KM11断开时的电路原理图；
[0032] 图17是本实用新型实施例1所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的第一水位传感器和第二水位传感器在水池中的布置示意图；
[0033] 图18是本实用新型实施例2所公开的一种配电站PLC控制泵水装置的
触摸屏与PLC模块的连接示意图。
具体实施方式
[0034] 下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0035] 实施例1
[0036] 如图1所示，一种配电站PLC控制泵水装置，包括主回路1、二次回路2、PLC控制电路3、水位传感器(图未示)以及信号处理电路5，所述主回路1与所述二次回路2连接，所述水位传感器包括发光二极管4，所述发光二极管4连接所述信号处理电路5，所述信号处理电路5的输出端连接所述PLC控制电路3的输入接口，所述PLC控制电路3的输出接口与所述二次回路2连接。
[0037] 所述信号处理电路5包括第一信号处理电路A1和第二信号处理电路A2，所述水位传感器包括第一水位传感器和第二水位传感器，第一水位传感器即满水传感器，水位低，满水传感器的浮球(图未示)不上浮，满水传感器不报警，水位上涨，浮球上浮，满水传感器报警；第二水位传感器即欠水传感器，水位高，浮球上浮，欠水传感器不报警，水位下降，浮球落下，欠水传感器报警；满水传感器和欠水传感器在水池中的布置如图17所示，所述第一水位传感器包括第一发光二极管D1，所述第二水位传感器包括第二发光二极管D2；所述第一发光二极管D1通过所述第一信号处理电路A1与所述PLC控制电路3的输入接口I0.0连接，所述第二发光二极管D2通过所述第二信号处理电路A2与所述PLC控制电路3的输入接口I0.1连接。
[0038] 如图2所示，所述主回路1包括热继电器FR、交流接触器KM1(图未示)以及带漏电保护的三相空开3P，所述交流接触器KM1包括主触头KM11以及线圈KM12(图未示)，所述交流接触器KM1的主触头KM11常开，所述带漏电保护的三相空开3P的A、B、C三个接线端分别接所述交流接触器KM1的主触头KM11的进线端L1、L2、L3，所述交流接触器KM1的主触头KM11的出线端T1、T2、T3分别通过热继电器FR与所述水泵P的三相动力线分别连接。
[0039] 如图3所示，所述二次回路2包括保险丝FU、交流接触器KM1的线圈KM12、热继电器FR的常闭触点FR1、开关S1、开关S2以及继电器KM2(图未示)，所述继电器KM2包括常开触点KM21和线圈KM22(图未示)，所述保险丝FU的一端以及继电器KM2的常开触点KM21的一端分别接到交流电源AC1的两端，所述继电器KM2的常开触点KM21的另一端顺次通过开关S1、热继电器FR的常闭触点FR1以及交流接触器KM1的线圈KM12连接所述保险丝FU的另一端；所述开关S2并联到所述继电器KM2的常开触点KM21的两端，所述交流电源AC1为AC220V。
[0040] 如图4所示，所述第一信号处理电路A1包括电阻R1、极性电容C1、三极管Q1以及继电器KM3的线圈KM31，所述继电器KM3包括线圈KM31和常开触点KM32，所述第一发光二极管D1的正极连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接到所述三极管Q1的基极，所述第一发光二极管D1的负极连接到所述三极管Q1的发射极，所述极性电容C1的正极连接到电阻R1的另一端与三极管Q1的基极的连线上，所述极性电容C1的负极连接到第一发光二极管D1的负极与三极管Q1的发射极的连线上，所述极性电容C1的负极接地，所述三极管Q1的集电极接线圈KM31的一端，线圈KM31的另一端连接电压源V1，电阻R1为10KΩ，极性电容C1为10μF。
[0041] 具体的，所述继电器KM3为DC24V继电器，所述电压源V1为24V，所述三极管Q1为NPN型三极管，其型号为S9013。
[0042] 如图5所示，所述第二信号处理电路A2包括电阻R2、极性电容C2、三极管Q2以及继电器KM4的线圈KM41，所述继电器KM4包括线圈KM41和常开触点KM42，所述第二发光二极管D2的正极连接所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接到所述三极管Q2的基极，所述第二发光二极管D2的负极连接到所述三极管Q2的发射极，所述极性电容C2的正极连接到电阻R2的另一端与三极管Q2的基极的连线上，所述极性电容C2的负极连接到第二发光二极管D2的负极与三极管Q2的发射极的连线上，所述极性电容C2的负极接地，所述三极管Q2的集电极接线圈KM41的一端，线圈KM41的另一端连接电压源V2。
[0043] 具体的，所述继电器KM4为DC24V继电器，所述电压源V2为24V，所述三极管Q2为NPN型三极管，其型号为S9013。
[0044] 如图6所示仅为本
申请的PLC控制电路3的示意图，实际应用过程中可根据不同的PLC型号对外围电路的连线有所调整，该调整都在本申请的保护范围内。所述PLC控制电路包括PLC模块及其外围电路，该PLC模块选用西门子S7-200系列中的CPU224XP，该型号的PLC模块为晶体管型，图6中均是PLC模块的外部连线，虽有线条布置在PLC模块上，仅代表外部连接关系，为了布置美观才将线条如此布置。所述PLC模块包括输入接口I0.0、输入接口I0.1、左侧输入点内部电路的公共端1M、左侧输入点内部电路的公共端M、左侧输入点内部电路的公共端L+、输出接口Q0.0、右侧输出点内部电路的公共端1M、右侧输出点内部电路的公共端1L+、相线L端、零线N端以及保护接地PE端子，所述左侧输入点内部电路的公共端M和左侧输入点内部电路的公共端L+为PLC模块提供的DC24V输出的一对电源端，右侧输出点内部电路的公共端1M和右侧输出点内部电路的公共端1L+为PLC模块提供的DC24V输出的又一对电源端，左侧输入点内部电路的公共端1M和左侧输入点内部电路的公共端M以及右侧输出点内部电路的公共端1M连接，左侧输入点内部电路的公共端L+和右侧输出点内部电路的公共端1L+连接，所述继电器KM3的常开触点KM32一端接入输入接口I0.0，所述继电器KM4的常开触点KM42一端接入输入接口I0.1，所述继电器KM3的常开触点KM32的另一端以及所述继电器KM4的常开触点KM42的另一端均接所述左侧输入点内部电路的公共端L+；输出接口Q0.0接所述继电器KM2的线圈KM22一端，所述继电器KM2的线圈KM22的另一端接所述右侧输出点内部电路的公共端1M；所述相线L端和零线N端之间接交流电源AC2，所述保护接地PE端子接地。
[0045] 本申请的PLC控制程序设计是基于STEP7-Micro/WIN
软件编程的，编写好的STEP7-Micro/WIN编程代码通过编程
电缆下载到PLC模块中，本申请的程序设计的PLC梯形图如图7所示。在STEP7-Micro/WIN编程软件中，定义输入接口I0.0接收的信号为满水启动信号，定义输入接口I0.1接收的信号为欠水停止信号，定义输出接口Q0.0输出的信号为水泵启动信号。将PLC模块的输入接口I0.0连接继电器KM3的常开触点KM32，当水池水位上涨时，水位上涨漫过第一水位传感器，触发常开触点KM32闭合，如图8所示，输入接口I0.0接收到满水启动信号；将PLC模块的输入接口I0.1连接继电器KM4的常开触点KM42，当水位下降，水位下降至第一水位传感器下方时，PLC模块的输入接口I0.0连接的继电器KM3的常开触点KM32从闭合状态转换成断开状态，水位下降至第二水位传感器下面时，触发常开触点KM42闭合，如图9所示，输入接口I0.1接收到欠水停止信号；将PLC模块的输出接口Q0.0接继电器KM2的线圈KM22。如下表一为I/O分配表。
[0046] 表一I/O分配表
[0047]
[0048] 在STEP7-Micro/WIN编程软件中输入接口I0.0和输入接口I0.1均有与之对应的输入继电器，输出接口Q0.0有与之对应的输出继电器，PLC梯形图中的输入继电器和输出继电器的的常开触点和常闭触点的状态转换是同时发生的。例如，当PLC模块的输入接口I0.0有24V电压输入时，此时输入接口I0.0接通，输入接口I0.0对应的输入继电器的常开触点闭合，常闭触点断开。当PLC模块的输入接口I0.1有24V电压输入时，此时输入接口I0.1接通，输入接口I0.1对应的输入继电器的常开触点闭合，常闭触点断开。当PLC模块的输出接口Q0.0有24V电压输出时，此时输出接口Q0.0接通，输出接口Q0.0对应的输出继电器的常开触点闭合，常闭触点断开。其中，输入继电器、输出继电器均是编程软件中的虚拟继电器。
[0049] 本实用新型的工作原理以及工作过程为：本实用新型提供的一种配电站PLC控制泵水装置可以在两种模式下工作，即手动和自动，手动和自动模式时先将主回路中的带漏电保护三相空开3P开合上，手动启动水泵模式下，只需将开关S1和开关S2闭合，如图10所示，继电器KM1的线圈KM12得电，继电器KM1的主触头KM11是常开触点，当线圈KM12得电，常开的主触头KM11闭合，主回路1导通，水泵P接在主回路1中，具体的，水泵P的三相动力线通过热继电器FR分别连接所述交流接触器KM1的主触头KM11的出线端T1、T2以及T3，因此，水泵P得电启动开始泵水，水泵P得电如图12所示。手动停止水泵模式下，只需将开关S1断开，如图11所示，继电器KM1的线圈KM12失电，继电器KM1的主触头KM11是常开触点不闭合，主回路1不导通，水泵P不启动，如图16所示。
[0050] 自动控制模式下，如图13所示，将二次回路2中的开关S1闭合，开关S2断开。当水池中的水位上涨漫过第一水位传感器时，第一水位传感器的发光二级管D1灯亮(有1.759V左右电压)，发光二级管D1的电压通过第一信号处理电路A1，使得第一信号处理电路A1中的三极管Q1的基极b端电压大于0.7V，根据三极管开关电路原理，三极管Q1的集电极c端与发射极e端导通，继电器KM3的线圈KM31所在回路导通，继电器KM3的线圈KM31得电，同时继电器KM3的常开触点KM32闭合，如图8所示，即PLC模块的输入接口I0.0有24V电压输入，此时输入接口I0.0接通，输出接口Q0.0得电并自
锁，此时继电器KM2的线圈KM22得电，继电器KM2的常开触点KM21闭合如图14所示，交流接触器KM1的线圈KM12得电，交流接触器KM1的主触头KM11闭合，主回路1导通，水泵P接在主回路1中，水泵P得电启动，水池满水，水位上涨漫过第一水位传感器时，PLC模块的输入接口I0.0有24V电压输入，此时输入接口I0.0接通，TEP7-Micro/WIN编程软件中的输入接口I0.0对应的输入继电器的常开触点闭合，输出接口Q0.0对应的输出继电器的线圈得电，常开触点闭合，实现了自锁保持，水泵P启动，PLC控制程序设计时序图如图15所示，输入接口I0.0接通，输入接口I0.1不接通时，时序图中输入接口I0.0对应高电平，输入接口I0.1对应低电平，输出接口Q0.0为高电平，输出接口Q0.0导通。
[0051] 当水位下降至第一水位传感器下方时，PLC模块的输入接口I0.0连接继电器KM3的常开触点KM32从闭合状态转换成断开状态。当水位下降至第二水位传感器时，第二水位传感器的发光二级管D2灯亮(有1.759V左右电压)，发光二极管D2的电压通过第二信号处理电路A2，使得第二信号处理电路A2中的三极管Q2的基极b端电压大于0.7V，根据三极管开关电路原理，三极管Q2的集电极c端与发射极e端导通，继电器KM4的线圈KM41所在回路导通，继电器KM4的线圈KM41得电，此时与输入接口I0.1连接的继电器KM4的常开触点KM42闭合，如图9所示，即PLC模块的输入接口I0.1有24V电压输入，此时输入接口I0.1接通，STEP7-Micro/WIN编程软件中的输入接口I0.1对应的输入继电器的常闭触点断开，输出接口Q0.0失电，继电器KM2的线圈KM22失电，同时继电器KM2的常开触点KM21断开，交流接触器KM1的线圈KM12失电，交流接触器KM1的主触头KM11断开，如图16所示，主回路1断电，水泵P接在主回路1中，水泵P断电停止运行。PLC控制程序设计时序图如图14所示，输入接口I0.0不接通，输入接口I0.1接通时，时序图中输入接口I0.0对应低电平，输入接口I0.1对应高电平，输出接口Q0.0为低电平，输出接口Q0.0不导通。
[0052] 实施例2
[0053] 如图18所示，本实用新型实施例2与本实用新型实施例1的区别在于：
[0054] 本实用新型实施例2中PLC模块的输出接口与触摸屏SC连接，用于显示水泵P的启动状态和/或停止状态；
[0055] 本实用新型实施例2中PLC模块的控制输入接口与触摸屏SC连接，用于接收操作人员在触摸屏上输入的控制参数。
[0056] 本实用新型实施例2中触摸屏SC与PLC模块通过S7200通讯线连接，触摸屏SC上有启动和停止按钮以及状态指示灯红灯及绿灯。
[0057] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
