地面排水系統(tǒng)主要用于收集地面雨水并排放到大海中，可用于地面排水系統(tǒng)的液位計的選擇有多種，如電結(jié)點式液位計、防凍液液位計、超聲液位計等產(chǎn)品，其中使用較為廣泛的就是防凍液液位計，因為其安裝和維護(hù)都非常方便，測量結(jié)果也很精準(zhǔn)。也可以配套相應(yīng)的遠(yuǎn)傳信號裝置，進(jìn)行遠(yuǎn)程的報警和控制。在本文的案例中，以前的工程系統(tǒng)一直使用的是電結(jié)點式液位計，但缺陷也很明顯，易受環(huán)境潮濕和結(jié)垢的影響，性能不穩(wěn)定，并且安裝位置較低，不便于維護(hù)。后來通過國產(chǎn)化改造，使用了國產(chǎn)的投入式液位傳感器和智能二次顯示表替代了電結(jié)點式液位計，但改造后的系統(tǒng)因設(shè)計存在不足，防凍液液位計故障后，造成軸流泵無法停運，空轉(zhuǎn)燒毀。為了避免泵空轉(zhuǎn)事件的再次發(fā)生，應(yīng)用S7-200系列PLC又對地面排水控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，成功解決了系統(tǒng)存在的問題，提高了系統(tǒng)的可考性。

一、 初次改造后控制系統(tǒng)簡介
1.1 系統(tǒng)功能
地面排水控制系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)兩臺軸流排水泵的啟停，排出地面水收集地坑的水。控制系統(tǒng)通過測量地坑液位，當(dāng)液位高度達(dá)到*一啟泵設(shè)定值時，啟動1臺排水泵進(jìn)行排水，當(dāng)液位高度達(dá)到*二啟泵設(shè)定值時，啟動另1臺排水泵進(jìn)行排水，當(dāng)液位降到停泵液位時，停止排水泵運行。
1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，國產(chǎn)化改造后，地面排水控制系統(tǒng)用防凍液液位計測量地坑液位，用智能二次儀表接收防凍液液位計的信號，并根據(jù)設(shè)定的液位報警值向電氣控制部分發(fā)出啟動和停運排水泵信號，控制系統(tǒng)配置了2個防凍液液位計，通過1個轉(zhuǎn)換開關(guān)，可以選擇投入使用的液位計，也可對比兩個液位計的測量數(shù)據(jù)，通過定期巡檢發(fā)現(xiàn)液位測量故障。
二、系統(tǒng)存在的不足
2006年，因投入使用的防凍液液位計損壞，輸出液位測量值保持不變，并高于*一啟泵設(shè)定值，導(dǎo)致了排水泵無水空轉(zhuǎn)，軸承失去水潤滑冷卻燒毀，事后，對控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，發(fā)現(xiàn)存在初次改造后系統(tǒng)存在以下問題：
1）未考慮液位計損壞保護(hù)停運排水泵。
2）配置了2個防凍液液位計，但受智能二次儀表的功能限制，只能投入1個液位計作為邏輯判斷的依據(jù)。
3）沒有液位計故障診斷和報警功能。
4）根據(jù)運行經(jīng)驗，在切換液位計過程中，因電流沖擊易發(fā)生液位計的損壞
三、 系統(tǒng)改造
為了解決目前系統(tǒng)存在的問題，應(yīng)用S7-200系列PLC對系統(tǒng)進(jìn)行了再次改造，改造后系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，選擇了CPU224中央處理器、EM235模擬量輸入輸出模塊、TD200顯示單元，并設(shè)置了液位計故障報警燈。
CPU224可以用編程軟件STEP7-Micro/WIN 32進(jìn)行邏輯編程，同時引入兩個防凍液液位計的信號，實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，主要的邏輯功能如下：
（1）通過兩個液位計測量值對比實現(xiàn)了液位計診斷和報警功能，當(dāng)兩個液位計的差值絕對值超過設(shè)定值時，發(fā)出報警，點亮報警燈，便于巡檢人員及時發(fā)現(xiàn)液位計測量故障。
（2）當(dāng)存在液位計測量故障時，發(fā)出保護(hù)停泵命令。
（3）取兩個液位計測量值的平均值作為液位測量值參與啟泵和停泵的邏輯判斷，提高了測量的準(zhǔn)確性和可靠性。
（4）通過TD200可以同時顯示兩個液位計的測量值和液位差值，不需要硬切換，避免電流沖擊導(dǎo)致液位計損壞。
實現(xiàn)起停泵控制和報警的梯形圖邏輯如圖3所示：

四、本文總結(jié)
通過S7-200系列PLC在地面排水控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的邏輯處理能力，擺脫了智能二次儀表的功能限制，實現(xiàn)了液位測量的故障診斷和報警功能，解決了單個液位計故障導(dǎo)致排水泵無法停運的問題，提高了系統(tǒng)的可靠性，對類似系統(tǒng)的設(shè)計和改造有一定的參考意義。