基于力控组态的真空吸鱼泵设计研究

2013-09-21张召南叶凯雷

中国科技信息 2013年15期

张召南叶凯雷

浙江舟山隆船业有限公司，浙江舟山 316004

引言

我国在海洋围网捕鱼以及码头卸鱼时，使用人力，劳动强度大，生产率低下，会耽误鱼汛和降低鱼货质量。还有近二三十年来，大型抗风浪深水网箱成为了全新养殖设备，养殖容量大，迫切需要一种全新的捕鱼装置来提升生产效率。为了改变这种状况，各地对吸鱼泵进行了研究。传统吸鱼泵是用长软管连接到斗式泵，通过压力把鱼输送到甲板的筛箱（鱼水分离器），水从网格中流出，但这种方法在鱼通过斗式泵时就会被叶片刮伤，降低了鱼的成活率与质量。经过优化，通过一种压差形式来代替传统斗式泵，即采用真空吸鱼泵，把吸鱼桶的空气抽出，形成一个相对真空，鱼水通过压差通道进入吸鱼桶，再通过另一个通道排鱼，此种方法能提升鱼的品质。

1 工作原理

真空捕鱼器的工作原理是将一定口径的吸鱼管道放入达到一定鱼水比例的网箱中去捕鱼。本系统以三菱PLC为控制器，力控组态软件设计人机界面，配合真空泵工作，达到高效捕鱼的目的。

如图所示，当空气开关闭合，按下启动按钮，真空泵的线圈得电闭合，真空泵开始工作，此时低位感应器跟高位感应器都无动作，保持初始状态闭合。抽气电磁阀开始工作，吸鱼桶内逐渐向真空状态转变，因为内外压差，排出口自动关闭，抽气12S后（内有延时继电器）

图1 PLC的IO接线图

吸鱼口的电动球阀自动打开，根据内外的压差，真空泵将鱼水抽到吸鱼桶内。水位高度到达高位感应器后，促使X2动作，抽气电磁阀和电动球阀都关闭，打开进气电磁阀和旁通电磁阀，进气电磁阀打开后吸鱼桶内的真空逐渐消失，排出口自动打开排出鱼水，真空泵一直工作，此时向旁通电磁阀抽气，避免了真空泵的频繁启动，延长了泵的使用寿命，减少了生产成本。当吸鱼桶内的鱼水逐渐减少到低位感应器时，X3动作，关闭进气电磁阀和旁通电磁阀，打开抽气电磁阀，如此循环往复，直到完成捕鱼工作，按下X1停止按钮，捕鱼工作结束。

2 力控组态软件

力控软件主要以工业计算机为操作工具，为实施生产控制、数据采集和过程监控提供了基础操作平台，可以和检测仪器、控制设备构成所需的复杂监控系统，在过程监控中发挥了核心作用，促使企业消除信息闭塞，提高生产效率，降低运行成本，加快市场反应速度。

力控监控组态软件为用户提供的开发界面非常友好，工程实现方法灵活简捷。软件左侧有工程项目和属性设置，在图元上点击左键可以设置动画连接，右键可以设置对象属性。它可对现场的数据进行采集，控制系统的运行过程。能以灵活多样的组态方式进行系统的集成，不需要采用编程方式，根据预设置的各种功能模块进行组态设置，方便的实现了系统的整个操作过程，完成监控层的各项功能，包括装置的起停、远程数据的实时观测等，这些数据与本地数据保持一致，经过组态的应用可以提高系统集成效率，缩短集成时间。

力控监控组态软件可以与国内外的大多数工业控制设备进行通讯，在IO设备组态中，有DDE、FCS、PLC、变频器、智能仪表等，与工控计算机相结合，达到集中监控的目的，向控制层和管理层提供软硬件接口，在本系统中可以与三菱PLC系统进行整体的集成。

在真空泵捕鱼系统中，工程师除了在主控间直接监控捕鱼现场外，还可以从远程浏览器访问力控的主控画面。在远程访问前，需要对服务器进行网络节点设置，指定该节点可以被其他网络节点访问时涉及的网络参数，在本机配置中需要填写本机IP地址及端口号1及端口号2。力控监控组态软件中的这种分布式网络应用可保证系统发挥最大的效率。力控软件可以满足渔业养殖业的管控一体化需求，为他们提供完整、可靠的解决方案。

3 操作界面设计

在所有用到力控组态软件的项目中首先要建立一个新的工程。打开力控组态软件，在工程管理器界面，新建工程“真空吸鱼泵”，并点击“开发”。打开开发界面后，在“工程项目”的“窗口”一栏可点击右键“新建窗口”，保存后可在这个窗口设计操作界面。设计所用到的一些图元可在“图库”中取出。

图2 间歇型窗口组态

在建立数据库组态前，需要在“变量”的“IO设备组态”中选择设备，本系统选择的是三菱PLC的FX系列。选好此设备后数据库的变量才可以链接。

建立一个实时数据库，在这个数据库中可以建立一些新的数据库变量，作为以后数据的存储、连接等用。如图3所示，I/O连接的是三菱可编程序控制器PLC，型号为FX2N-32MR，此型号PLC有16个输入口和16个输出口，对于此控制系统还留有一定的冗余量。建立变量初始根据实际情况要定义开关量或者模拟量，本系统采用了3个模拟量和11个数字量。3个模拟量分别显示12S的延时时间、6S延时时间以及液位高度；数字量包括按钮、线圈等。变量定义完成后，需要在“数据连接”处正确填写连接项，这样力控软件就跟PLC设备进行了关联，现场的数据可以实时在监控画面显示，并可对设备进行远程开启和停止。

图3 间歇型数据库组态

4 系统改进

图3设计的是真空泵间歇型抽鱼，也就是当排鱼时真空泵是向旁通电磁阀抽气，等排鱼结束后继续向吸鱼桶抽气，中间不是连续捕鱼。为了提高捕鱼效率，可以设计两个吸鱼桶装置，如图4所示。当吸鱼桶1排鱼时，真空泵向吸鱼桶2抽气，当吸鱼桶1排鱼结束后真空泵转向桶1抽气，此时吸鱼桶2开始排鱼，如此循环往复，直到捕鱼工作结束。