4. 仪表与信号梳理

联锁控制逻辑编制的第一步不是写逻辑，而是把“现场有哪些信号、它们以什么形式进入PLC、又分配到哪个通道”梳理清楚。加药曝气泵组的联锁之所以容易出错，往往不是逻辑写错，而是信号源、信号类型或I/O地址对不上：例如把pH计的4-20mA信号误接到干接点输入模块，或把DO仪的量程与程序内标定值设成两套。本节围绕传感器清单、执行器信号类型、信号列表与I/O分配方法展开，为后续联锁逻辑提供可靠的“数据底座”。

一、与泵组联锁相关的传感器梳理

加药曝气泵组的联锁输入通常来自五类传感器，它们各自承担不同的保护或调节职责：

• 液位：包括加药罐液位（防止药泵空转、低液位停泵）和曝气池/集水井液位（高液位启泵、低液位停泵）。常用投入式静压液位计或超声波液位计，输出4-20mA；低低液位保护另设浮球开关干接点作为独立后备。
• 流量：加药管路上的电磁流量计用于计量投加量并判断“泵在转但无流量”的断药故障；曝气总管或支管流量计用于判断曝气是否正常。电磁流量计输出4-20mA，部分带脉冲输出。
• 压力：加药泵出口压力变送器用于超压保护与堵塞判断；曝气风机出口压力用于判断风管堵塞或风机异常。压力变送器输出4-20mA，超压硬保护可另配压力开关干接点。
• pH：在线pH计用于加酸/加碱联锁，pH越限时限制或停止对应计量泵。pH计输出4-20mA，对应量程如0-14或2-12。
• DO（溶解氧）：在线DO仪用于曝气量联锁调节，DO过高时降频或停风机，过低时增频。DO仪输出4-20mA，量程常设为0-10mg/L或0-20mg/L。

梳理时要为每个传感器记录：位号、安装位置、测量范围、输出信号类型、供电方式（两线制/四线制）、是否参与联锁、联锁方向（高限/低限）。这一步决定了后续I/O模块选型和量程换算。

二、执行器信号类型辨析

泵组侧的执行器主要有加药计量泵、曝气风机（或罗茨风机）、电动调节阀和变频器。它们的控制信号分为三类：

• 4-20mA模拟量：用于连续调节，如变频器频率给定、电动调节阀开度给定、计量泵冲程调节。PLC通过AO模块输出，需注意负载电阻匹配。
• 干接点：用于启停命令和状态反馈，如泵的远程启停、运行反馈、故障反馈、就地/远程切换。干接点本身不带电，需由PLC提供查询电源或由现场提供无源触点。
• 总线：如Modbus RTU/Profinet，用于变频器、智能仪表的多参数读写，可减少硬线数量，但联锁关键信号（如急停、超压硬保护）仍建议保留硬线。

三、信号列表与I/O分配方法

信号列表是把“现场对象”翻译成“PLC通道”的桥梁。建议按“位号—信号描述—信号类型—方向（AI/AO/DI/DO）—量程/电平—模块位置—通道号—联锁用途”八列编制。I/O分配遵循以下方法：

1. 先分类再编号：将信号分为AI、AO、DI、DO四类，分别连续编号，避免混编导致查线困难。
2. 按物理位置分组：同一台泵的启停、运行反馈、故障反馈尽量分配在同一DI模块的相邻通道，便于接线和排故。
3. 预留余量：每类I/O预留10%-20%备用通道，联锁改造时不必重新布线。
4. 标注联锁属性：在列表中注明该信号参与的联锁编号，便于逻辑编程时对照。

下面给出一个加药曝气泵组I/O分配的示例片段（示例参数，实际项目需按设备铭牌和仪表说明书核定）：

位号        描述              类型   方向  量程/电平        通道    联锁用途
LT-101     加药罐液位        4-20mA  AI   0-2.0m           AI0-0   低液位停泵
LS-101     加药罐低低液位    干接点  DI   无源常开         DI0-0   低低液位硬停
FT-201     加药管流量        4-20mA  AI   0-100L/h         AI0-1   断药报警
PT-301     加药泵出口压力    4-20mA  AI   0-1.0MPa         AI0-2   超压停泵
PS-301     出口超压开关      干接点  DI   无源常闭         DI0-1   超压硬保护
AIT-401    曝气池pH         4-20mA  AI   2-12             AI0-3   pH越限限泵
AIT-501    曝气池DO         4-20mA  AI   0-10mg/L         AI0-4   DO联锁调频
DO-601     加药泵运行反馈    干接点  DI   无源常开         DI0-2   运行确认
DO-602     加药泵故障反馈    干接点  DI   无源常开         DI0-3   故障停泵
AO-701     曝气风机频率给定  4-20mA  AO   0-50Hz           AO0-0   DO调节
DO-702     加药泵启停命令    干接点  DO   继电器输出       DO0-0   联锁输出

分配完成后要做两项校验：一是量程一致性校验，确认仪表铭牌量程、变送器组态量程、PLC程序内标定量程三者一致，例如DO仪若组态为0-20mg/L而程序按0-10mg/L换算，联锁阈值会整体偏移一倍；二是信号方向校验，确认常开/常闭触点逻辑与联锁动作方向匹配，避免“故障时反而允许启动”。

四、梳理成果的落地检查

信号列表和I/O分配完成后，建议做一次“对表检查”：拿现场仪表铭牌逐一核对量程与信号类型；用万用表在端子排测量4-20mA回路电流，确认无断线、无短路；对干接点输入，手动触发浮球或压力开关，观察PLC输入指示灯是否变化；对AO输出，用信号发生器或强制输出方式验证变频器频率是否跟随。只有这些检查通过，联锁逻辑的阈值判断才有意义。否则逻辑再完善，也可能因一个量程错位而失效。

完成本节梳理后，每个联锁条件都应能对应到明确的位号、通道和信号类型，形成“传感器—通道—执行器”的完整链路。这条链路是后续编写联锁判断、设置延时和故障复位逻辑的直接依据。