钢丝绳式格栅除污机是一种自动化程度较高的污水处理设备，用于拦截和清除污水中粗大的漂浮物。黄石市磁湖污水处理厂2003年投入使用了三台此种设备，其核心控制系统选用日本三菱公司生产的FX1N -40MR型可编程控制器（I/O输入28点，输出18点），辅以接近开关（感应距为5mm和l0mm）和FDU81型液位差计作为信号采集装置。3年的实践证明，PLC控制安全可靠，满足了污水处理工艺自动化的要求。
一、设备简介
格栅除污机主要由驱动装置、差动机构、卸渣机构、清污抓斗、导轨、栅体框架、维修平台及电控装置组成。这种机型每台有三根钢丝绳索，缠绕在同一个卷筒上，其中两侧钢丝绳牵引抓斗沿导轨上下滑动，由一台2.2kW升降电机驱动；中间一根钢丝绳控制抓斗的开闭，由另一台0.75kW启闭电机驱动，因此抓斗的升降和齿耙开闭分别由两个相互独立的电机驱动，设备主要结构见图1。抓斗的上下限位、钢丝绳松绳、断绳及开、闭耙到位均设有成对的接近开关，与PLC控制器一起实现自动除渣的动作。即抓斗下行一开耙一闭耙一上行一卸渣一运行计时一停机计时一下行。
二、PLC控制过程
控制原理如图2、图3所示。
1．抓斗下行。开机前抓斗位于起始位置，提升到位接近开关接通，常开点X6闭合。选择手动或自动开关，即常开点X15或X16闭合，按下启动按钮，常开点X20闭合，则辅助继电器M392接通，升降电机启动，抓斗下行。
2．开耙。定时器T0接通开始计时，延时2s后T0常开点闭合，M393接通，启闭电机启动，抓斗开耙。开耙到位后，开耙到位接近开关接通，常闭点X7断开，启闭电机停止运转。
3．闭耙。抓斗下行至池底，闭耙到位接近开关接通，则常开点X4闭合，M0接通，升降电机停止运转，同时常开点M0闭合，M394得电，启闭电机启动，抓斗闭耙。闭耙到位时，闭耙到位接近开关接通，常开点X5闭合，M1接通，启闭电机停止运转。
4．抓斗上行。闭耙到位后，常开点M1闭合，M395得电，升降电机开始运转，抓斗上行，提升到位，常开点X6闭合，M2接通，升降电机停止运转。
5．卸渣。抓斗上行到位后延时3s，通过本机差动机构和卸渣机构自行将废渣排至小车外运，同时运行计时器和停机计时器工作，至此一个工作循环结束。
三、PLC控制特点与功能
1．实现一系列准确的清捞动作。格栅除污机是间断运行的，通过PLC内部计时器，严格控制除污机运行时间、停机时间和卸渣时间，所有输出信号均可送至中央控制室，实现远程控制，方便值班人员夜间操作。
2．松绳保护。抓斗上行、下行过程中，当遇到障碍物时，出现松绳但耙没下放到位的现象，这是一种非正常状态（耙未到达池底）。本机PLC内部设置了一计数器C0记下松绳次数，即记录指定时间内出现这种状态的次数，如达到设定值，则常开点C0闭合，M104工作，输出报警信号和控制相应输出继电器，见图4，提请操作人员查看现场，采取措施排除障碍物。
3．开、闭耙保护。当抓斗开耙、闭耙过程中出现障碍时，开耙、闭耙到位开关不能按时接通。此时PLC设置了T1、T2，见图4，限时7s若不能完成开耙、闭耙动作，则输出故障信号，并控制相应继电输出，保证了除污机的安全运行。
4．根据液位差灵活控制运行。当拦截残渣数量较多时，格栅除污机前后液位出现较大的高度差，此时即使在停机状态，也必须开机，因此在自动工作状态，格栅除污机运行还受液位差控制器及定时时间的控制，见图2。即当设备处在间歇停止状态时，栅体前后的液位差达到一定的设定值或保持间断工作的定时时间到，X22闭合，M3接通，M392工作，设备即投入工作，可根据实际情况灵活运行操作。
5．过载保护。当设备发生机械过载或电机过载等故障时，X2和X10闭合，M100得电，报警并控制相应继电输出。在每一动作程序均设有常闭点X17，急停按钮启动后，所有常闭点X17断开，相应电机停止运转，见图4。
四、安装及使用注意事项
1．PLC要求环境温度在0~55℃为宜，安装时不能将其放在发热量大的元器件下面，四周通风散热的空间应足够大。如果周围环境超过55℃，则应安装电风扇强迫通风。
2．为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接上专用地线。接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开，若达不到这种要求，则必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。
3．对电源的要求。PLC供电电源为50Hz、220(1±10%)V的交流电。对于电源线来的干扰，应安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，然后再接入PLC。若现场电源质量满足不了上述要求，则需设置一个精度较高的稳压电源。
4．PLC在使用中会因外界干扰、后备电池电量耗尽和硬件等因素，使其内部的程序丢失。一旦发生此类情况，若不能及时将原程序重新装入，则将造成设备的全面瘫痪，这就需要做好程序的备份。
五、结语
PLC应用于钢丝绳式格栅除污机的自动控制，实现了抓斗下行、开耙、闭耙、提升、卸渣五个机械动作，按照预期设定的时间运行，直至限制各个动作的接近开关接到信号为止。运行实践证明，与传统继电器控制相比，PLC节省了大量时间继电器、计数器、步进控制开关等设备，提高了自动控制的准确性和可靠性，同时保障了被控设备的运行安全，实现了良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]陈富安，朱运利，申毅．单片机IJ可编程控制器应用技术[M]．北京：电子工业出版社，2003.
[2]宫淑贞，王冬青，徐世许．可编程控制器原理及应用[M]．北京：人民邮电出版社，2002.
[3]江苏无锡市通用机械公司．钢丝绳式格栅除污机用户手册[K]，2001.
