地面排水系統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的液位計的選擇有多種，如電結點(diǎn)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，因為其安裝和維護都非常方便，測量結果也很精準。也可以配套相應的遠傳信號裝置，進(jìn)行遠程的報警和控制。在本文的案例中，以前的工程系統一直使用的是電結點(diǎn)式液位計，但缺陷也很明顯，易受環(huán)境潮濕和結垢的影響，性能不穩定，并且安裝位置較低，不便于維護。后來(lái)通過(guò)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點(diǎn)式液位計，但改造后的系統因設計存在不足，防凍液液位計故障后，造成軸流泵無(wú)法停運，空轉燒毀。為了避免泵空轉事件的再次發(fā)生，應用S7-200系列PLC又對地面排水控制系統進(jìn)行了改造，成功解決了系統存在的問(wèn)題，提高了系統的可考性。

一、 初次改造后控制系統簡(jiǎn)介
1.1 系統功能
地面排水控制系統主要用于實(shí)現兩臺軸流排水泵的啟停，排出地面水收集地坑的水?？刂葡到y通過(guò)測量地坑液位，當液位高度達到第一啟泵設定值時(shí)，啟動(dòng)1臺排水泵進(jìn)行排水，當液位高度達到第二啟泵設定值時(shí)，啟動(dòng)另1臺排水泵進(jìn)行排水，當液位降到停泵液位時(shí)，停止排水泵運行。
1.2 系統結構

如圖1所示，國產(chǎn)化改造后，地面排水控制系統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，并根據設定的液位報警值向電氣控制部分發(fā)出啟動(dòng)和停運排水泵信號，控制系統配置了2個(gè)防凍液液位計，通過(guò)1個(gè)轉換開(kāi)關(guān)，可以選擇投入使用的液位計，也可對比兩個(gè)液位計的測量數據，通過(guò)定期巡檢發(fā)現液位測量故障。
二、系統存在的不足
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，并高于第一啟泵設定值，導致了排水泵無(wú)水空轉，軸承失去水潤滑冷卻燒毀，事后，對控制系統進(jìn)行了研究和分析，發(fā)現存在初次改造后系統存在以下問(wèn)題：
1）未考慮液位計損壞保護停運排水泵。
2）配置了2個(gè)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(gè)液位計作為邏輯判斷的依據。
3）沒(méi)有液位計故障診斷和報警功能。
4）根據運行經(jīng)驗，在切換液位計過(guò)程中，因電流沖擊易發(fā)生液位計的損壞
三、 系統改造
為了解決目前系統存在的問(wèn)題，應用S7-200系列PLC對系統進(jìn)行了再次改造，改造后系統的結構如圖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(shí)引入兩個(gè)防凍液液位計的信號，實(shí)現復雜的控制功能，主要的邏輯功能如下：
（1）通過(guò)兩個(gè)液位計測量值對比實(shí)現了液位計診斷和報警功能，當兩個(gè)液位計的差值絕對值超過(guò)設定值時(shí)，發(fā)出報警，點(diǎn)亮報警燈，便于巡檢人員及時(shí)發(fā)現液位計測量故障。
（2）當存在液位計測量故障時(shí)，發(fā)出保護停泵命令。
（3）取兩個(gè)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，提高了測量的準確性和可靠性。
（4）通過(guò)TD200可以同時(shí)顯示兩個(gè)液位計的測量值和液位差值，不需要硬切換，避免電流沖擊導致液位計損壞。
實(shí)現起停泵控制和報警的梯形圖邏輯如圖3所示：

四、本文總結
通過(guò)S7-200系列PLC在地面排水控制系統改造中的應用，提高了系統的邏輯處理能力，擺脫了智能二次儀表的功能限制，實(shí)現了液位測量的故障診斷和報警功能，解決了單個(gè)液位計故障導致排水泵無(wú)法停運的問(wèn)題，提高了系統的可靠性，對類(lèi)似系統的設計和改造有一定的參考意義。