朱志輝

文章編號(hào)：2095-6835（2016）07-0096-02

摘 要：結(jié)合某自來(lái)水廠PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，對(duì)該自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成進(jìn)行了介紹，并闡述了自來(lái)水廠整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，該系統(tǒng)能有效地對(duì)自來(lái)水廠進(jìn)行自動(dòng)控制，可靠性高，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自來(lái)水廠；PLC；自動(dòng)控制系統(tǒng)；通訊能力

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.096

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市化進(jìn)程的不斷加快，社會(huì)對(duì)自來(lái)水廠的要求越來(lái)越高，人們對(duì)自來(lái)水廠的高要求與自來(lái)水廠落后的供水能力的矛盾日益加劇。因此，必須引進(jìn)現(xiàn)代化技術(shù)，構(gòu)造安全、高效、高質(zhì)量的自來(lái)水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)，從而提高自來(lái)水廠的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。而PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在自來(lái)水廠中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1 西門子S7-200介紹

在各種場(chǎng)合的檢測(cè)、控制及監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，多數(shù)都應(yīng)用了西門子S7-200。由于其具有強(qiáng)大的功能，使其無(wú)論是在網(wǎng)絡(luò)中，還是在獨(dú)立運(yùn)行中，都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。具體而言，S7-200的可靠性高、指令集豐富、易于掌握、操作便捷、內(nèi)置集成功能豐富、通訊能力強(qiáng)、擴(kuò)展模塊豐富。因此，S7-200具有較高的性價(jià)比。

S7-200在自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮了巨大的作用，其作用對(duì)象包括繼電器的簡(jiǎn)單控制和復(fù)雜的自動(dòng)化控制。S7-200的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括與自動(dòng)化控制相關(guān)的工業(yè)、民用設(shè)施。

2 自來(lái)水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)

某自來(lái)水廠自動(dòng)供水系統(tǒng)采用西門子S7-200自動(dòng)控制系統(tǒng)，由2臺(tái)抽水泵、2臺(tái)加壓泵、1臺(tái)加壓泵、蓄水池、清水池和水塔等組成。通過(guò)各池中的水位傳感器可控制相應(yīng)的水泵，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)居民的用水控制。

3 自動(dòng)供水控制系統(tǒng)的組成

本自動(dòng)供水系統(tǒng)由PLC電氣控制系統(tǒng)、電動(dòng)閥門控制系統(tǒng)、按鈕操作系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)四個(gè)部分組成。

3.1 PLC電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

采用對(duì)泵的自動(dòng)、手動(dòng)通/斷電的電氣控制方式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和信息向上位機(jī)的傳送。

3.2 電動(dòng)閥門控制系統(tǒng)的應(yīng)用

對(duì)2臺(tái)加壓泵電動(dòng)閥門的打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制。

3.3 按鈕操作系統(tǒng)的應(yīng)用

在自動(dòng)和手動(dòng)控制兩種工作方式的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，可通過(guò)手動(dòng)按鈕啟動(dòng)或停止任意一臺(tái)泵。

3.4 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

監(jiān)控2臺(tái)抽水泵和2臺(tái)加壓泵的狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示取水區(qū)、清水池、水塔的水位，并顯示報(bào)警信息。

4 PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

對(duì)取水泵、水位傳感器、加壓泵、加藥站等的信號(hào)進(jìn)行采集和分析，并及時(shí)向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

5 PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用德國(guó)西門子公司的S7-200及其STEP7/WNI軟件作為系統(tǒng)的硬件設(shè)備和軟件設(shè)備。S7-200提供了良好的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和大量的參考資料，因此，可有效控制取水泵、水位傳感器、加壓站、加藥站的信號(hào)傳輸，并及時(shí)向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制流程如圖2所示。

根據(jù)本系統(tǒng)的工作流程可得出以下5點(diǎn)對(duì)自來(lái)水控制系統(tǒng)的控制要求：①當(dāng)取水區(qū)低于最低水位時(shí)，抽水泵將會(huì)自動(dòng)停止并在操作臺(tái)顯示相應(yīng)的水位標(biāo)志，向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。②當(dāng)清水池水位低于下限水位時(shí)，抽水泵開(kāi)始抽水，并向清水池輸水；根據(jù)相應(yīng)的設(shè)定值啟動(dòng)加壓泵，當(dāng)清水池的水位高于上限位時(shí)，加壓泵和抽水泵停止運(yùn)行。③當(dāng)水塔的水位低于下

限水位時(shí)，如果清水池的水位高于下限水位，則各加壓泵會(huì)向水塔輸水；如果水塔水位高于上限水位，則各加壓泵會(huì)停止向水塔輸水。④檢測(cè)上位機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，實(shí)時(shí)顯示取水區(qū)、清水池、水塔的水位。⑤本系統(tǒng)的要求為運(yùn)行安全、可靠，手動(dòng)操作、自動(dòng)操作方便可行。

6 自動(dòng)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

從自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了以下2點(diǎn)要求：①PLC無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，可采取人工運(yùn)行的方式；②采取人工運(yùn)行的方式時(shí)，應(yīng)保證供水正常。根據(jù)以上要求，可在采取手動(dòng)控制時(shí)選用繼電器控制的方式。

對(duì)于PLC控制系統(tǒng)而言，控制系統(tǒng)會(huì)受到電源的干擾，且在一些系統(tǒng)中存在大接觸器、大電機(jī)等設(shè)備，這更易產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾信號(hào)。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，PLC采取一次側(cè)380 VAC的隔離變壓器供電。

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，可采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，而這兩種方式在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中是不可同時(shí)采用的。因此，除了應(yīng)在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件互鎖外，還需要對(duì)系統(tǒng)外部的觸點(diǎn)進(jìn)行必要的電氣互鎖，從而提高設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可靠性。

7 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在充分運(yùn)用上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，也為系統(tǒng)提供了一個(gè)良好的人機(jī)交互平臺(tái)，可使設(shè)計(jì)人員更加直觀地了解監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。

對(duì)于控制系統(tǒng)中的報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，本控制系統(tǒng)主要對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)的水位變化報(bào)警，包括電機(jī)運(yùn)動(dòng)報(bào)警、上限位報(bào)警、下限位報(bào)警等。其工作原理為判斷檢測(cè)量的大小和變化速度，當(dāng)檢測(cè)量超出預(yù)定值后，系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，且信息會(huì)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

8 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自來(lái)水廠是我國(guó)重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，關(guān)系著人們的日常生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，研究自來(lái)水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)有十分重要的意義。在自來(lái)水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要科學(xué)、合理地制訂設(shè)計(jì)方案，從而保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高水廠水質(zhì)監(jiān)控的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)PLC控制技術(shù)在自來(lái)水廠中的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕