1 引言
某機(jī)場采用一個(gè)集中的油庫給飛機(jī)加油車供應(yīng)油料，由于加油點(diǎn)與油泵站有1000m左右，該油料股希望設(shè)計(jì)一個(gè)自動啟動和停止油泵的控制系統(tǒng)，以取代原來人工控制的單片機(jī)的恒壓供油系統(tǒng)。用戶現(xiàn)有兩臺55kW的油泵，一個(gè)油壓傳感器，四個(gè)加油點(diǎn)。要求只要有加油點(diǎn)的油閥打開，油泵必須啟動且恒壓供油，當(dāng)加油點(diǎn)的油閥都關(guān)閉了，油泵能自動停止。

2 需求分析
加油控制系統(tǒng)的控制對象是兩臺油泵，由于加油壓力要恒定，而加油點(diǎn)的開啟和關(guān)閉是隨機(jī)的，因此要采用變頻器來控制和調(diào)節(jié)油泵，才能達(dá)到恒壓的目的。現(xiàn)場只一個(gè)油壓傳感器，必須充分利用這個(gè)信號。經(jīng)過實(shí)地考察和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)油管路的密閉性良好。因此采用壓力差來控制油泵的啟動和停止是可行的。加油點(diǎn)的油閥的流量是一致的，這給設(shè)計(jì)帶來了一些便利。盡管加油點(diǎn)比較分散，仍然可以把四個(gè)加油閥看成一個(gè)大的加油閥，將大的加油閥分為四級開度，可以對應(yīng)加油閥的開啟個(gè)數(shù), 而不必考慮其組合。同樣可以兩個(gè)油泵合為一個(gè)考慮。這樣我們就可以把一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)簡化為一個(gè)簡單的系統(tǒng)。我們現(xiàn)在可以很容易的給出控制的策略，根據(jù)加油閥的四級開度，也將泵的轉(zhuǎn)速分為四級，在油壓恒定條件下，使開度與轉(zhuǎn)速一一對應(yīng)。因此我們根據(jù)開度來控制變頻器的速度，即可達(dá)到恒壓的目的。但現(xiàn)場只一個(gè)油壓傳感器，如何能知道泵的開度呢？其實(shí)泵在靜態(tài)運(yùn)行時(shí)，泵速、油壓、流量是恒定的，當(dāng)開度增加或減少時(shí)，流量必然隨著增加或減少，在泵速不變的情況下，流量與油壓成反比。油壓的變化可以由壓力傳感器反映出來，盡管檢測的信號比實(shí)際的動作滯后5s左右，但不影響系統(tǒng)的控制，因此我們可以根據(jù)這個(gè)變化量來控制泵速的增加或減少以及啟動和停止。

3 硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)簡介
考慮到加油站是機(jī)場的重要部門，必須保證系統(tǒng)可靠，我們采用一臺變頻器帶一臺泵的設(shè)計(jì)方案，控制系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC，型號為CPU224，數(shù)量一臺;模擬輸入輸出模塊一塊，型號為EM235;顯示元件為TD200;變頻器采用三墾SHF系列變頻器。系統(tǒng)控制方式分為自動和手動兩種，自動方式用于正常運(yùn)行情況，而手動方式用于調(diào)試和檢測器失效情況下使用。油泵的起停按鈕只有在手動方式時(shí)才有效。同時(shí)手動的調(diào)速旋鈕R1，R2也是在手動方式時(shí)才有效，由K1在選擇開關(guān)置于手動時(shí)接通。Q0.0和Q0.2分別為1#和2#變頻器的啟動信號, Q0.1和Q0.3為1#和2#變頻器全速(50Hz)運(yùn)行命令。Q0.7和Q1.0為1#和2#變頻器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模擬信號切換。通過開關(guān)SW2可以選擇那臺臺變頻器優(yōu)先啟動。控制系統(tǒng)運(yùn)行前，先在TD200文本顯示器中設(shè)定目標(biāo)壓力值、啟動壓力值和停機(jī)壓力值，然后將SW1置于自動。如果壓力傳感器檢測到管道的壓力高于啟動壓力值時(shí)，系統(tǒng)將處于等待狀態(tài)。直到加油點(diǎn)的閥門打開，管道的壓力低于啟動壓力值時(shí)，系統(tǒng)將自動啟動一臺油泵，變頻器按第一級開度的對應(yīng)頻率運(yùn)行。如果在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)，壓力未達(dá)到設(shè)定值，變頻器按第二級開度的對應(yīng)頻率運(yùn)行。依此類推，當(dāng)所有加油點(diǎn)的閥門全開時(shí)，則一臺變頻器處于全速運(yùn)行，另一臺調(diào)速運(yùn)行。當(dāng)加油點(diǎn)的閥門關(guān)閉時(shí)，壓力傳感器檢測到管道壓力有上升的趨勢，則將變頻器的頻率按開度級依次降下來。直到變頻器的運(yùn)行頻率低于第一級開度的對應(yīng)頻率或管道的壓力高于停機(jī)壓力值達(dá)到預(yù)定的時(shí)間，則系統(tǒng)停止變頻器的運(yùn)行，處于待機(jī)狀態(tài)。另外，變頻器運(yùn)行在任一開度級頻率時(shí)，程序會根據(jù)壓力的誤差，模擬人工作一些細(xì)微的調(diào)整，使管道壓力維持恒定。程序流程圖如圖1所示。

圖1 程序流程圖

4 結(jié)束語
本文詳細(xì)分析一個(gè)實(shí)用的PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，借鑒了軟件工程的一些分析方法，使得設(shè)計(jì)分析過程清晰，易于理解和編程，這對大型的PLC控制項(xiàng)目的設(shè)計(jì)分析非常有效。本系統(tǒng)運(yùn)行兩年的情況表明，PLC控制系統(tǒng)比原系統(tǒng)更可靠，壓力更穩(wěn)定，加油時(shí)間較原來縮短了5分鐘(原來加滿一輛油車需30分鐘)。