劉洋洋

本文針對遠距離的水塔、山頂蓄水池等地形不便、距離較遠、不宜鋪設(shè)線路的高位蓄水池水位的控制，設(shè)計了一種水位信號無線傳輸和基于三菱FX2N系列PLC控制水泵啟停的解決方案。

【關(guān)鍵詞】PLC 無線通信 水池水位

1 引言

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、百姓日常生活中，供水是一個繞不開的需求。供水過程中，對水位的實施監(jiān)測，是保障供水安全的必要條件。在一些交通和地形不便，不宜鋪設(shè)線路或傳輸距離較遠（如高山蓄水池水位監(jiān)測、江河水位監(jiān)測、引用水源地水位監(jiān)測、高位水塔水位監(jiān)測等）的水位監(jiān)控中，水位信號的無線傳輸控制就變得十分必要，基于這樣的現(xiàn)實需要，本文設(shè)計了一種基于PLC無線通信的高位蓄水池水位遠距離控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計的思路

項目背景：山頂有一個圓形蓄水池，深8米，直徑10米，泵房位于山下，泵房距離山頂蓄水池2KM左右。

蓄水池分為3段，即有高中低3個水位，高水位為7米，中水位為4.5米，低水位為2米。水位的檢測通過液位開關(guān)實現(xiàn)，液位開關(guān)與無線水位發(fā)射裝置連接，無線接收裝置與PLC連接，泵房控制室無線接收裝置收到發(fā)來的水位信號后，傳送給PLC，PLC經(jīng)過信號處理后，通過控制電路驅(qū)動水泵啟停，使水位保持在一個合理的水平。

3 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

系統(tǒng)主要硬件設(shè)備有浮球式液位開關(guān)、FX2N-32MR、水泵、接觸器、斷路器、西安達泰電子有限責(zé)任公司的點對點無線開關(guān)量信號傳輸器DTD110HEY-4等。

浮球式液位開關(guān)采用電纜浮球液位開關(guān)，它是利用重力與浮力的原理設(shè)計而成，當浮球收液體浮力作用而隨液位上升或下降到與水平面約30度時及通過設(shè)置在體內(nèi)的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動大容量微動開關(guān)輸出開或關(guān)的信號。浮球個數(shù)為3個，重錘數(shù)量為3個，分別固定在蓄水池的高中低三個位置。

DTD110H通過無線方式傳輸工業(yè)現(xiàn)場的開關(guān)量信號，可以實現(xiàn)點對點通信，也適合于點對多點而且分散不便于挖溝布線等應(yīng)用場合，不需要編寫程序，不需要布線。發(fā)射端提供4～16路開關(guān)信號輸入，接收端提供4～16路開關(guān)信號輸出。輸入信號是無源開關(guān)觸點或者0～24VDC電壓信號，輸出信號是OC門輸出，可以直接驅(qū)動24VDC直流繼電器。DTD110H EY-4型號，單向傳輸，有4個開關(guān)信號輸入端，4個開關(guān)信號輸出端，成對使用。無線傳輸距離可達5千米。如圖1所示。

4 系統(tǒng)的工作原理

本系統(tǒng)設(shè)置三臺水泵，一臺備用泵，兩臺運行泵。三臺泵每隔一季度輪流成為備用泵，以方便保養(yǎng)維護。當水位低于低水位2米時，系統(tǒng)有6個輸入信號，分別為1個啟動信號、1個停止信號、3個過載信號、高中低3個液位信號。有4個輸出信號，分別為3個水泵啟停信號、1個故障報警輸出信號。

按下啟動按鈕，若水池水位低于低水位2米時，兩臺水泵同時開啟；當水位到達中水位4.5米時，運行一臺水泵；當水位到達高水位7米時，停止水泵運行。若水位到達高水位，水泵3秒內(nèi)沒有停止，則自動斷電，報警；若水位持續(xù)1分在低水位下，則自動斷電，報警；若水泵產(chǎn)生過載行為，系統(tǒng)停止運行。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運行。為保證安全運行，系統(tǒng)分自動控制和手動控制兩種方式。

5 系統(tǒng)的優(yōu)點

采用無線通信的方式，方便快捷，能有效解決挖溝布線不便的問題，尤其適合山區(qū)蓄水池水位遠程控制。

若水池旁沒有電源，水位無線傳輸控制器還可以采用太陽能電源供電，若同時配備一臺DTP_RE短信終端，則可以給工作人員手機發(fā)送短信，實時報告當前水位狀態(tài)和水泵工作狀況。短信的收發(fā)借助公用GSM網(wǎng)絡(luò)，采用自主無線通信方式，沒有運行費用。

6 總結(jié)

本文根據(jù)實際需要，采用點對點無線開關(guān)量信號傳輸器實現(xiàn)水位信號的無線傳輸，由PLC根據(jù)設(shè)計的水位控制算法對輸入的水位信號進行分析處理后輸出控制信號，實現(xiàn)對水泵的啟?？刂疲M而完成對水位的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)水位的自動調(diào)整。實踐證明，此種控制方法行之有效。

參考文獻

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作者單位

平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南省平頂山市 467001