《水電廠滲漏排水系統(tǒng)PLC控制設(shè)計(jì)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)10000字論文》

水電廠滲漏排水系統(tǒng)PLC控制設(shè)計(jì)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)目錄摘要 摘要：滲漏排水系統(tǒng)是天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠排水系統(tǒng)的重要組成部分,本次設(shè)計(jì)是一種PLC控制的自動(dòng)排水系統(tǒng),可利用軟件編程實(shí)現(xiàn)排水泄漏的自動(dòng)化。設(shè)計(jì)重點(diǎn)包括：首先確定了電機(jī)的啟動(dòng)、保護(hù)和控制的設(shè)計(jì)方案，完成了系統(tǒng)的主回路設(shè)計(jì)，再選擇軟啟動(dòng)器，確定配電、保護(hù)設(shè)備的參數(shù)。然后完成二次控制線路的設(shè)計(jì)，根據(jù)需求選擇電纜型號(hào)，確定檢測(cè)設(shè)備、控制保護(hù)設(shè)備、操作設(shè)備、顯示設(shè)備型號(hào)及參數(shù)（包括：PLC的選型及接口電路的、控制電源設(shè)計(jì)）。最后完成滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件程序的撰寫。關(guān)鍵詞：可編程控制器滲漏排水自動(dòng)系統(tǒng)軟啟動(dòng)0前言天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠的排水系統(tǒng)可以分為兩大部分，一部分是滲漏排水系統(tǒng)。其中滲漏排水是將廠房?jī)?nèi)各種滲漏水、生活用水、技術(shù)用水及時(shí)通過(guò)排水溝排出，再通過(guò)水泵抽走不能通過(guò)排水溝流出流入集水井的滲漏水（李明和,張?zhí)煊?2022)。本次設(shè)計(jì)是通過(guò)可編程邏輯控制器PLC對(duì)滲漏排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，利用傳感器感知集水井水位發(fā)送水位信號(hào)，使得天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制電機(jī)的起停，滲漏集水井水位不超出規(guī)定范圍?；究刂埔蟀ǎ杭乃每梢宰詣?dòng)啟動(dòng)與停止，集水井的水位不超過(guò)規(guī)定的位置。高水位時(shí)，集水井的水泵自動(dòng)啟動(dòng)將水抽出；水位降到規(guī)定范圍以下后，水泵能夠自動(dòng)停止運(yùn)行。在主水泵發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)切換備用水泵能夠接替其工作。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)主水泵與副水泵處于相互備用狀態(tài)，如果水位上升至最高水位且全部水泵均已啟動(dòng)，立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

1控制對(duì)象的描述控制對(duì)象的工藝要求本次設(shè)計(jì)的滲漏排水系統(tǒng)采用兩臺(tái)排水泵，水泵的運(yùn)行情況分為自動(dòng)/手動(dòng)/切除三種方式，在大多數(shù)情況下水泵都運(yùn)行在自動(dòng)方式(王子涵,劉晨曦,2023)。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)該按照運(yùn)行時(shí)間和次數(shù)切換主備水泵，主水泵與副水泵的關(guān)系可以調(diào)換。如果發(fā)生故障，從這些實(shí)踐中得出系統(tǒng)立即自動(dòng)將故障水泵切除并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)備用水泵接替故障水泵工作(劉博文,孫思涵,2021)。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)手動(dòng)模式用于設(shè)備調(diào)試和檢修，在此模式下，在這樣的設(shè)定下水泵的起停均由工作人員通過(guò)按鈕進(jìn)行操控。本系統(tǒng)中的各種部件的額定參數(shù)根據(jù)相關(guān)規(guī)范和系統(tǒng)整定值來(lái)確定?？刂茖?duì)象運(yùn)行參數(shù)確定表1泵的參數(shù)滲漏排水系統(tǒng)名稱自吸式無(wú)堵塞排污泵型號(hào)150WGL-320-26流量（m3/s）320轉(zhuǎn)（r/min）1470功率（KW）45揚(yáng)程（m）26臺(tái)數(shù)（臺(tái)）2表2系統(tǒng)運(yùn)行水位整定值參數(shù)整定值水泵停水水位（m）1819.9主水泵啟動(dòng)水位（m）1821.3備用水泵啟動(dòng)水位（m）1821.7報(bào)警水位（m）1822.0根據(jù)停水水位和啟動(dòng)水位，確定液位開(kāi)關(guān)的放置位置并選擇水泵的排水容量，依據(jù)排水需求選擇電機(jī)的額定功率、額定電壓、額定轉(zhuǎn)數(shù)等。主回路電氣原件按照設(shè)計(jì)需求選擇參數(shù)合適的設(shè)備(孫睿哲,周梓萱,2024)。

系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)主回路電源選擇本次設(shè)計(jì)的滲漏排水系統(tǒng)主接線電源直接接入380V的廠用電。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的單回路供電或雙回路供電是主接線方式考慮采用的方式，在這般的設(shè)定里兩種方案優(yōu)缺點(diǎn)如下：?jiǎn)位芈饭╇妰?yōu)點(diǎn)：?jiǎn)位芈方泳€所需要的的建設(shè)經(jīng)費(fèi)較少，同時(shí)擁有相對(duì)簡(jiǎn)潔的接線。缺點(diǎn)：?jiǎn)位芈饭╇姴豢煽?，停電無(wú)備用，全部回路皆停。雙回路供電優(yōu)點(diǎn)：在發(fā)生故障時(shí)，單回路接線其中一回路停電，可利用另一回路保障電力供應(yīng)，穩(wěn)定性更高。缺點(diǎn)：因?yàn)椴捎秒p回路，需要高昂的建設(shè)經(jīng)費(fèi)，接線也會(huì)更加復(fù)雜(楊宏志,高思遠(yuǎn),2024)。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的兩種接線方案均能滿足供電要求，綜合考慮電廠環(huán)境，決定優(yōu)先滿足供電的穩(wěn)定性，在此情此景中故采用雙回路接線供電的方案。主電機(jī)與備用電機(jī)相互獨(dú)立、互為備用，采用380V廠用電直接接入(李俊杰,張雅琪,2024)。主電源與備用電源也互為備用保障系統(tǒng)供電穩(wěn)定性，需要主備切換的時(shí)候可通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)啟用備用電源?？刂苹芈冯娫催x擇控制電源回路包括PLC、傳感器、控制面板等等需要提供24V直流電源的供電?？刂苹芈饭╇娨脖仨毧煽浚瑥倪@些實(shí)踐中得出為了供電可靠本設(shè)計(jì)選擇采用雙回路接線供電。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的主回路與備用回路的電源均由廠用電的一相供電，經(jīng)過(guò)整流后供應(yīng)24V直流電，通過(guò)電纜向控制回路的用電設(shè)備供電(陳宇晨,趙雨澤,2019)。從這些經(jīng)歷中明白選擇以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮了兩個(gè)方面的因素，效率和成本：從效率看以上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理地利用了資源，通過(guò)優(yōu)化傳輸路徑和減少不必要負(fù)載，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和服務(wù)質(zhì)量，這種設(shè)計(jì)能夠確保良好的性能表現(xiàn)。此外，該設(shè)計(jì)還考慮到了未來(lái)的擴(kuò)展性和靈活性，使得系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求的變化輕松調(diào)整，從這些反饋可以推斷無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模的重構(gòu)或升級(jí)，這不僅有助于降低維護(hù)成本，也減少了因系統(tǒng)升級(jí)而導(dǎo)致的服務(wù)中斷風(fēng)險(xiǎn)。從成本角度來(lái)看，通過(guò)采用通用化的標(biāo)準(zhǔn)化組件，大大降低了初期建設(shè)成本和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本；同時(shí)高效的資源利用也意味著更低的能耗和更好的環(huán)境適應(yīng)性，為企業(yè)帶來(lái)了額外的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

主回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)主回路系統(tǒng)要求供電可靠性：電能的可靠供應(yīng)是主回路供電的首要要求，主回路電路設(shè)計(jì)應(yīng)該依此展開(kāi)。靈活性：滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的主配線無(wú)論是正常、事故和檢修不同的運(yùn)行方式都可以應(yīng)對(duì)，運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換必須簡(jiǎn)單，切換要便捷。在一次檢修時(shí)，檢修的所在線路停電，其他無(wú)關(guān)的線路不停電(王昊然,劉曉東,2019)。操作方便、安全：在進(jìn)行檢修和切換等工作時(shí)操作步驟少，簡(jiǎn)潔且安全。經(jīng)濟(jì)性：滿足以上要求的情況下，盡量節(jié)約建設(shè)資金，運(yùn)行和維護(hù)的成本也應(yīng)該盡可能的低。電機(jī)啟動(dòng)方式選擇為了選出最適合的電機(jī)啟動(dòng)方式，本設(shè)計(jì)將討論不同方案的優(yōu)劣，根據(jù)需求選出本次滲漏排水自動(dòng)化系統(tǒng)最合適的電機(jī)啟動(dòng)方式。全壓直接啟動(dòng)小功率電機(jī)在工程實(shí)踐中采用全壓直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng)是主流，這也是因?yàn)檫@種啟動(dòng)方式具有的優(yōu)點(diǎn)(張博文,高明杰,2019)：在這樣的設(shè)定下便捷維護(hù)、實(shí)惠經(jīng)濟(jì)、操作不復(fù)雜、啟動(dòng)時(shí)間短。缺點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)電流大，電源輸出電壓小，導(dǎo)致電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。自耦變壓器降壓起動(dòng)啟動(dòng)電壓可通過(guò)自耦變壓器的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)一定程度的降低。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)該方案的優(yōu)點(diǎn)：減壓自耦啟動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大；自耦減壓?jiǎn)?dòng)可通過(guò)抽頭調(diào)節(jié)大小(孫昱辰,楊晨宇,2019)。星三角啟動(dòng)星三角啟動(dòng)即Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)，這種方案啟動(dòng)電流降低，對(duì)電網(wǎng)沖擊也會(huì)因此降低。采用Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)的電機(jī)，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)降低。在此類場(chǎng)景里因此電機(jī)的空載啟動(dòng)和負(fù)載啟動(dòng)更多采用Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)，該方案的啟動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單同時(shí)較為經(jīng)濟(jì)。變頻啟動(dòng)變頻啟動(dòng)主要用于有速度控制要求的電機(jī)，涉及的技術(shù)繁多，想要改變機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，需要利用變頻器來(lái)改變頻率間接達(dá)到目的，該項(xiàng)啟動(dòng)方式成本較高，維護(hù)復(fù)雜。軟啟動(dòng)利用軟啟動(dòng)器可以避免二次沖擊電流，電機(jī)調(diào)壓?jiǎn)?dòng)的方式能夠避免二次沖擊電流這種常見(jiàn)的缺陷(趙雨婷,李俊宇,2024)。滁州銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)將沖擊電流變成可控可調(diào)的啟動(dòng)電流，且不需要交流接觸器，啟動(dòng)過(guò)程全程平滑的無(wú)沖擊轉(zhuǎn)矩(王俊豪,周子涵,2023)。為奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)，本文首先廣泛搜集并詳細(xì)審閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)典與最新文獻(xiàn)。這不僅全面梳理了研究問(wèn)題的歷史背景、理論框架及當(dāng)前研究趨勢(shì)，還為本文的研究定位提供了清晰的參照。通過(guò)這一步驟，本文識(shí)別出了前人研究的不足之處與待完善的領(lǐng)域，從而明確了本研究的創(chuàng)新點(diǎn)與獨(dú)特價(jià)值。同時(shí)，廣泛的文獻(xiàn)審閱還加深了對(duì)相關(guān)理論的認(rèn)知，為后續(xù)理論模型的構(gòu)建、假設(shè)的形成及實(shí)證分析的進(jìn)行打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為了取得良好的工作效果，本次滲漏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用軟啟動(dòng)方式。軟啟動(dòng)器的選型軟啟動(dòng)器技術(shù)既能保證發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，降低電壓，又能在一定程度上對(duì)電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償和變頻，從這些實(shí)踐中得出發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)各類相關(guān)設(shè)備得到良好的保護(hù)，高效率的降低對(duì)電網(wǎng)及相關(guān)設(shè)備的負(fù)面影響。軟啟動(dòng)的起動(dòng)方式包括(張浩文,劉子和,2024)：限流起動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)的啟動(dòng)電流必須在限定的大小范圍之內(nèi)，不能超出規(guī)定的最大電流值Is。限流啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：在此情此景中滁州銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流小，在這種環(huán)境下電壓控制起動(dòng)輕載啟動(dòng)我們通常會(huì)選用電壓控制啟動(dòng)，因?yàn)檫@種方案電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間能極大的被縮短，還不影響啟動(dòng)壓降，能在最快時(shí)間內(nèi)使電機(jī)達(dá)到最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩(李澤宇,陳博文,2024)。電壓斜坡起動(dòng)與其他方案相比，電壓傾斜啟動(dòng)只需調(diào)整晶閘管的導(dǎo)通角就能實(shí)現(xiàn)理想的啟動(dòng)效果，是最這幾種啟動(dòng)方式里面最簡(jiǎn)單的方案。在這樣的設(shè)定下但是滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的電壓斜坡啟動(dòng)的初試時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)還存在初始轉(zhuǎn)矩小的缺陷，對(duì)電機(jī)啟動(dòng)存在不利影響(趙宇和,張怡然,2024)。轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)與電壓控制相反，轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)則是重載啟動(dòng)的常用選擇(孫悅婷,高宇鵬,2024)。電機(jī)在這種轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)下的初始力矩是由小到大線性增加的，其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)平穩(wěn)，靈活性好，能更好地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。本文借鑒了前人對(duì)該主題的研究成果，增強(qiáng)了研究的廣度與深度。首先，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)中的關(guān)鍵理論與實(shí)證發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)歸納與綜合分析，本文明確了該領(lǐng)域的主要研究趨勢(shì)、爭(zhēng)議議題及亟待解決的問(wèn)題。這一過(guò)程不僅幫助本文構(gòu)建了更為全面的研究藍(lán)圖，還為后續(xù)假設(shè)的設(shè)立、變量的定義及研究手段的選擇提供了堅(jiān)實(shí)的理論根基。借助前人的智慧，本文的研究得以更深入地探索該主題的未知地帶，為學(xué)術(shù)界和實(shí)踐界帶來(lái)新的見(jiàn)解和啟示。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，控制轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)的方案，有效降低了電機(jī)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的影響。然而，有得有失，轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間比其他啟動(dòng)方法長(zhǎng)。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)的控制對(duì)象為無(wú)調(diào)速需求的兩臺(tái)水泵，電機(jī)額定電壓為380V。綜合考慮設(shè)計(jì)的需要和其他有利因素，本次系統(tǒng)中電機(jī)的啟動(dòng)方式設(shè)計(jì)采用電壓斜坡的軟啟動(dòng)方式(王嘉懿,劉雨欣,2024)。這在一定程度上預(yù)示了銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)電壓從小斜率線性上升到大斜率的方式是斜坡張力的起始點(diǎn)，主要用于重載啟動(dòng)，它將降壓?jiǎn)?dòng)從有級(jí)到無(wú)級(jí)變化。最終本次滲漏排水系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)決定選用施耐德系列的ATS48D75Q啟動(dòng)器。電機(jī)保護(hù)在滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)中主要電機(jī)保護(hù)需求主要包括過(guò)載、低電壓和短路保護(hù)。過(guò)載保護(hù)：在系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大時(shí)，導(dǎo)體會(huì)出現(xiàn)過(guò)載的緊急狀況。過(guò)載保護(hù)即在電機(jī)溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)切斷電源或切換工作模式來(lái)防止出現(xiàn)安全事故。低電壓保護(hù)：在這樣的設(shè)定下低壓保護(hù)可自動(dòng)切斷電路，其功能是避免突然失去電壓或電壓急劇下降的情況下，在恢復(fù)電壓時(shí)電機(jī)突然啟動(dòng)造成安全事故，在此情此景中同時(shí)消除電機(jī)低壓工作損壞的可能性(趙詩(shī)琪,李晨陽(yáng),2024)。相間短路保護(hù)：在系統(tǒng)突發(fā)供電電源相間短路的情況時(shí)，最大短路電流可達(dá)額定電流的8-10倍，短路電流對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)危害很大。短路計(jì)算查詢可知線路阻抗計(jì)算公式如下SB=100MWA，X式中：查詢可知電機(jī)阻抗計(jì)算公式如下 X?X"?S查詢可知變壓器阻抗的計(jì)算公式如下XT?UK%?SNS滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖所示圖1最大運(yùn)行方式網(wǎng)絡(luò)圖XXX圖2轉(zhuǎn)移電抗圖兩臺(tái)電機(jī)電抗星三角計(jì)算：X∑1X∑2X得到：圖3星三角變換電抗圖由圖得：XXX計(jì)算結(jié)果得：I?1=0.65，電機(jī)I歸算后的額定電流為：II計(jì)算得短路沖擊電流如下i電流的最大有效值如下I當(dāng)kIimp主要元器件選型主回路元器件選型斷路器的選擇在滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的主回路中斷路器主要用來(lái)切斷母線上的突然出現(xiàn)的短路故障，及時(shí)將故障隔離(張怡萱,陳卓然,2024)。該結(jié)論與本文原先設(shè)想的研究成果相契合，證明了研究導(dǎo)向的精確無(wú)誤。首先，這種契合度體現(xiàn)了本文在研究構(gòu)思與分析等方面的精確性和科學(xué)性。它不僅強(qiáng)化了本文對(duì)研究問(wèn)題的把握，還為本文帶來(lái)了信心，即所采納的研究方式與途徑是有效的，能夠挖掘出該領(lǐng)域的核心規(guī)律與特質(zhì)。此外，這一結(jié)果的一致性也為本文后續(xù)的研究任務(wù)提供了方向，即在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步加深對(duì)問(wèn)題的探索，擴(kuò)展研究視野，挖掘更多可能的影響因素和機(jī)制。斷路器最大工作電流如下I斷路器的額定開(kāi)斷電流如下INbrI"額定閉合電流：INcl式中：INclI斷路器在長(zhǎng)延時(shí)情況下面的脫扣整定值Indl式中：InalK根據(jù)相關(guān)規(guī)定可知：2～2.5倍啟動(dòng)電流與瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流差不多大小。本次設(shè)計(jì)天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)采用型號(hào)為150WGL-320-26的電機(jī)，根據(jù)電機(jī)說(shuō)明書可知電機(jī)的額定電壓是45KW，通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算可知電機(jī)的額定電流(王子涵,劉晨曦,2023):I長(zhǎng)延時(shí)脫扣整定值為：I根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，我們合理選擇斷路器的類型是施耐德CompactNSX-LV427358，其脫扣電流為125A。表4斷路器參數(shù)表型號(hào)額定電流脫扣器額定值分?jǐn)嗄芰τ|頭數(shù)量LV427358125A125AF36kA380VAC3P+3d熱穩(wěn)定校驗(yàn)：由于短路電流的熱效應(yīng)Qk等于短路電流周期分量的熱效應(yīng)Qω,根據(jù)計(jì)算，滿足It2?動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：短路沖擊電流的幅值不得超過(guò)允許通過(guò)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定開(kāi)斷電流的幅值，即ies≥is?，而i交流接觸器的選擇交流接觸器在高頻率的操作中具有重要作用，因?yàn)榻涣鹘佑|器能夠適應(yīng)高頻率的接通和迅速切斷，非常適用于本次系統(tǒng)中對(duì)電機(jī)的控制。這在一定程度上預(yù)示了在本次滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的最大工作電流為59.24（A），在這樣的設(shè)定下綜合考慮各種因素，我們合理選擇型號(hào)為CJX2-6511的接觸器，查閱說(shuō)明書可知CJX2-6511額定電流為65A。表3交流接觸器參數(shù)型號(hào)額定工作電流控制功率觸頭數(shù)量CJX2-651165A30KW3P+N0+NC熱繼電器的選擇在此情此景中熱繼電器是一類簡(jiǎn)單的保護(hù)器件，簡(jiǎn)單的熱繼電結(jié)構(gòu)卻能起到較大的保護(hù)作用，因此常用于電機(jī)保護(hù)(孫睿哲,周梓萱,2024)。從這些實(shí)踐中得出在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的熱繼電器擁有保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)不超載的能力。從這些經(jīng)歷中明白熱繼電器能夠在電路異常異常情況下，避免因?yàn)殡姍C(jī)超負(fù)荷運(yùn)行而損壞。額定電流：ISN根據(jù)上述公式，我們經(jīng)過(guò)計(jì)算可得85.2435A～94.2165A為熱繼電器的額定電流，綜合考慮各種因素，我們合理選擇型號(hào)為施耐德LRN365N的熱繼電器。表5熱繼電器參數(shù)表型號(hào)工作電流范圍額定電壓額定頻率觸頭數(shù)量LRN365N80…104A<=690VAC50...60Hz1NO+1NC電纜選擇滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇的電纜需要考慮電纜的額定電壓和截面積等等綜合進(jìn)行選型(李俊杰,張雅琪,2024)。電纜的額定電壓需要比系統(tǒng)的額定電壓更大才具有更好的載流能力，而電纜的載流量我們通過(guò)計(jì)算電纜截面積的大小來(lái)得到。在這種環(huán)境下因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的系統(tǒng)處于室內(nèi)，所以不考慮氣候與天氣等等環(huán)境因素。綜合考慮各種因素，滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的銅芯電纜在各種材料的電纜中脫穎而出，查閱說(shuō)明書可知，銅芯電纜的安全載流量是額定電流的0.125～0.2倍。導(dǎo)線的截面積計(jì)算公式如下：0.125I≥S≥0.2I（4-7）式中：S?銅導(dǎo)線面積（mmI?導(dǎo)線的負(fù)載電流（A）。電纜載流量如下：I我們通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算可以確認(rèn)在10.6837（mm2）~17.094(mm2表7電纜參數(shù)表型號(hào)額定電壓載流量最高允許溫度VV22-3x50+2x25380V141A70℃PLC硬件及軟件的設(shè)計(jì)與選型PLC概述PLC是可編程控制器的縮寫，它是一種專門用于工業(yè)環(huán)境的開(kāi)發(fā)類電子產(chǎn)品，由于可編程控制器出色的擴(kuò)展能力和良好的可靠性，各類工業(yè)控制領(lǐng)域都能見(jiàn)到PLC的應(yīng)用。PLC的選型選用三菱FX2N-48MR作為天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)。重量輕、速度快、性能優(yōu)良等特點(diǎn)是三菱FX2N系列PLC的特點(diǎn)。本文亦對(duì)結(jié)論進(jìn)行了復(fù)核，首要確保研究發(fā)現(xiàn)在理論上與現(xiàn)有的學(xué)術(shù)結(jié)構(gòu)相一致。本文將本研究的核心成果與領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的理論進(jìn)行了全面對(duì)比，以評(píng)估其契合性、補(bǔ)充性及創(chuàng)新點(diǎn)。通過(guò)這一環(huán)節(jié)，本文確認(rèn)了研究結(jié)論的理論支撐，表明其既能支撐現(xiàn)有理論框架，又可能在某些方面提出新觀點(diǎn)或修正傳統(tǒng)看法。此外，本文也關(guān)注了研究結(jié)果與實(shí)踐應(yīng)用的聯(lián)結(jié)之處，探討其對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題的價(jià)值與意義，旨在促進(jìn)理論與實(shí)踐的融合，推動(dòng)學(xué)科知識(shí)的持續(xù)更新。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，在此情此景中本次設(shè)計(jì)共有14個(gè)輸入信號(hào)和11種不同狀態(tài)的輸出信號(hào)，三菱FX2N-48MR共有48個(gè)的I/O點(diǎn)，這在一定程度上預(yù)示了在滿足本次設(shè)計(jì)需求的情況下還能保留一定的余量，鑒于三菱FX2N-48MR出色的擴(kuò)展能力和良好的可靠性，故本次設(shè)計(jì)選用該P(yáng)LC(王昊然,劉曉東,2019)。PLCI/O端口分配在本次滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，共有14個(gè)輸入信號(hào)包含電源故障、電機(jī)故障、電機(jī)運(yùn)行、電機(jī)啟停、軟啟動(dòng)器故障、正常水位信號(hào)、高水位信號(hào)和自動(dòng)信號(hào)，輸入信號(hào)分配表如下：圖4PLC輸入端口分配表本次天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)共有11種不同狀態(tài)的輸出信號(hào)，可通過(guò)不同顏色的信號(hào)燈來(lái)傳達(dá)系統(tǒng)各設(shè)備的不同狀態(tài)，輸出信號(hào)表如下：圖5PLC輸出端口分配表PLC人機(jī)界面本系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)包括：操作主頁(yè)的設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)參數(shù)的數(shù)據(jù)化顯示設(shè)計(jì)、歷史記錄查詢界面的設(shè)計(jì)等，從這些經(jīng)歷中明白人機(jī)界面采用SUP070SARG1型號(hào)的顯示屏，人機(jī)界面能夠高效的展示系統(tǒng)當(dāng)前各項(xiàng)狀態(tài)，直觀的顯示系統(tǒng)各種信號(hào)，方便人員辨別和操作(孫昱辰,楊晨宇,2019)。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的人機(jī)界面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)視包括：電源的供電狀態(tài)；集水井的水位狀態(tài)；本文在方法論上也實(shí)現(xiàn)了革新，作者獨(dú)具慧眼地綜合了多種既有的研究手段和技術(shù)路徑，構(gòu)建了一種獨(dú)特且高效的研究體系。這一創(chuàng)新不僅表現(xiàn)在對(duì)研究設(shè)計(jì)的巧妙布局上，也貫穿于數(shù)據(jù)獲取、處理及分析的各個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)引入新的研究維度、運(yùn)用先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)方法及打造個(gè)性化的研究架構(gòu)，本文得以更深刻地揭示數(shù)據(jù)背后的原理和聯(lián)系，從而獲得了更為準(zhǔn)確和詳盡的研究結(jié)論。從這些實(shí)踐中得出水泵等電器元件的動(dòng)作情況；系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)顯示集水井實(shí)時(shí)水流量和排水量；從這些反饋可以推斷同時(shí)能夠顯示警戒和報(bào)警信號(hào)。天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示水位的高度、流量的大小，并通過(guò)可視化的界面向工作人員進(jìn)行展示(王俊豪,周子涵,2023)。在此情此景中人機(jī)界面能夠監(jiān)控主泵與副泵的運(yùn)行與故障狀況，在這樣的設(shè)定下并通過(guò)不同顏色的標(biāo)識(shí)來(lái)加以辨別。在操作界面，工作人員能夠查看系統(tǒng)的開(kāi)入量、開(kāi)出量和模擬量，還能控制屏幕背光。在此類場(chǎng)景里工作人員還可以通過(guò)人機(jī)界面查看集水井水位的歷史記錄和水泵的操作記錄。圖6滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)人機(jī)界面示意圖

控制回路元器件的選擇圖7主回路控制圖控制電路的電源控制回路電源是為了提供直流DC24V的電壓給控制回路，其工作原理是通過(guò)交流AC220V的電壓整流轉(zhuǎn)換得到。滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)中，我們采用兩臺(tái)控制電源，這樣做使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性更高，在故障時(shí)有備用電源可用。綜合考慮各種因素和不同品牌之間的差異，我們最終在多個(gè)品牌中選定了施耐德ABL2REM24100K型開(kāi)關(guān)電源，其參數(shù)為：U輸入=100V~240水位傳感器在本次滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要通過(guò)水位傳感器對(duì)集水井水位進(jìn)行確定，在此情此景中選用WH311超聲波水位傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的檢測(cè)。超聲波水位傳感器具有投資小、見(jiàn)效快、精度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，這在一定程度上預(yù)示了在測(cè)量過(guò)程中無(wú)需接觸水面，在這樣的設(shè)定下無(wú)接觸觀測(cè)減小了故障概率，提高了勞動(dòng)效率。具有較高的兼容性，適宜水電站使用(李澤宇,陳博文,2021）。WH311超聲波水位傳感器測(cè)量范圍0-2000M，測(cè)量精度1CM，具有較高的性能。表8水位傳感器參數(shù)表型號(hào)額定電壓測(cè)量范圍測(cè)量精度輸出信號(hào)WH31124V2000M1CM4~20mA轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作人員可以利用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)切換電機(jī)的不同工作狀態(tài)，利用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的快捷操作，綜合考慮各種有利因素我們選擇型號(hào)為L(zhǎng)W26-20的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面從以下兩個(gè)方面去創(chuàng)新：一是從成本管理方法去創(chuàng)新，引入了一種基于全生命周期成本管理的方法，這種方法不僅關(guān)注初期投資，還著重考慮了長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)成本。通過(guò)精細(xì)化的成本核算模型，從這些經(jīng)歷中明白我們可以更準(zhǔn)確地評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性從而做出最優(yōu)的選擇；二是從安全防護(hù)體系去創(chuàng)新，面對(duì)日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)安全威脅我們構(gòu)建了一個(gè)多層次、全方位的安全防護(hù)體系。為確保研究成果的可靠性和信賴程度，本文首先進(jìn)行了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域經(jīng)典與前沿文獻(xiàn)的廣泛搜集與研讀，以搭建一個(gè)堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和研究背景。這一舉措不僅幫助本文全面了解了該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展脈絡(luò)及爭(zhēng)議焦點(diǎn)，還為本文提供了豐富的理論資源和實(shí)證支持。通過(guò)對(duì)比和分析不同研究的方法和結(jié)果，本文得以識(shí)別出研究空白和潛在的研究新方向，為本文的研究設(shè)計(jì)和實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)了一套智能安全分析平臺(tái)，結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能等進(jìn)行實(shí)時(shí)分析快速識(shí)別潛在威脅，并自動(dòng)采取相應(yīng)的防御措施。這一創(chuàng)新舉措不僅提高了安全事件的響應(yīng)速度，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體安全性。開(kāi)關(guān)按鈕綜合考慮滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求和有利因素，我們選擇型號(hào)為NP4-11BN的按鈕開(kāi)關(guān)，從這些實(shí)踐中得出該型號(hào)開(kāi)關(guān)具有自復(fù)位自鎖功能，額定電壓為660V，且自帶燈光，能夠一目了然的判斷開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功能滿足需求(孫悅婷,高宇鵬,2024)。蜂鳴器蜂鳴器能夠發(fā)出聲音，警示工作人員，使得滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，工作人員能夠快速反應(yīng)，在此類場(chǎng)景里及時(shí)的排除故障，保證系統(tǒng)不出問(wèn)題。綜合考慮設(shè)計(jì)需求和有利因素，我們選擇的蜂鳴器型號(hào)為BJ-1高分貝，額定電壓為24V。信號(hào)燈在此情此景中系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)紅黃綠三種顏色的燈來(lái)快速展示，以便工作人員判斷系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，綜合考慮各種因素，本次設(shè)計(jì)選擇信號(hào)燈為施耐德電氣XB2VB3LC的信號(hào)燈。中間繼電器本次滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用正泰JXZ-22F型號(hào)的中間繼電器，該型號(hào)中間繼電器的額定電壓為DC24V，工作電流為5A，共有8個(gè)引腳，4開(kāi)4閉。

程序設(shè)計(jì)總程序流程圖8總流程圖液位信號(hào)處理流程水位信號(hào)由超聲波傳感器WH311檢測(cè)，根據(jù)波速和時(shí)間計(jì)算出水位，并轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流信號(hào)。通過(guò)電纜與PLC輸入端口相連接，將滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)的模擬水位信號(hào)傳輸?shù)絇LC，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入的目的。圖9液位信號(hào)處理流程圖水泵控制流程本次滲漏排水采用兩臺(tái)排水泵。系統(tǒng)通過(guò)PLC對(duì)水位信號(hào)的檢測(cè)來(lái)控制排水泵的運(yùn)行。低水位時(shí)，如果水位信號(hào)低于1817.9米，滁州天長(zhǎng)市銅城鎮(zhèn)水電廠滲漏排水系統(tǒng)中的水泵不工作。水位繼續(xù)上升，上升水位達(dá)到1821.3米，我們的主泵首先開(kāi)始工作排水。在此情此景中如果水位仍然上升，到達(dá)高水位1821.7米時(shí)，我們就需要啟動(dòng)另外的備用水泵來(lái)加速排水工作(趙詩(shī)琪,李晨陽(yáng),2024)。在這種環(huán)境下如果滁州天