朱志輝

文章編號：2095-6835（2016）07-0096-02

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

關(guān)鍵詞：自來水廠；PLC；自動控制系統(tǒng)；通訊能力

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

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市化進(jìn)程的不斷加快，社會對自來水廠的要求越來越高，人們對自來水廠的高要求與自來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)量的自來水廠自動控制系統(tǒng)，從而提高自來水廠的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。而PLC自動控制系統(tǒng)具有操作簡單、適用性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在自來水廠中的應(yīng)用越來越廣泛。

1 西門子S7-200介紹

在各種場合的檢測、控制及監(jiān)測自動化系統(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具有較高的性價比。

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

2 自來水廠自動控制系統(tǒng)

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

3 自動供水控制系統(tǒng)的組成

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

3.1 PLC電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

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

3.2 電動閥門控制系統(tǒng)的應(yīng)用

對2臺加壓泵電動閥門的打開和關(guān)閉進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動控制和遠(yuǎn)程控制。

3.3 按鈕操作系統(tǒng)的應(yīng)用

在自動和手動控制兩種工作方式的轉(zhuǎn)換過程中，可通過手動按鈕啟動或停止任意一臺泵。

3.4 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

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

4 PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

對取水泵、水位傳感器、加壓泵、加藥站等的信號進(jìn)行采集和分析，并及時向上位機(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自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用德國西門子公司的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提供了良好的開發(fā)平臺和大量的參考資料，因此，可有效控制取水泵、水位傳感器、加壓站、加藥站的信號傳輸，并及時向上位機(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)對自來水控制系統(tǒng)的控制要求：①當(dāng)取水區(qū)低于最低水位時，抽水泵將會自動停止并在操作臺顯示相應(yīng)的水位標(biāo)志，向上位機(jī)發(fā)出報警信號。②當(dāng)清水池水位低于下限水位時，抽水泵開始抽水，并向清水池輸水；根據(jù)相應(yīng)的設(shè)定值啟動加壓泵，當(dāng)清水池的水位高于上限位時，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，如果清水池的水位高于下限水位，則各加壓泵會向水塔輸水；如果水塔水位高于上限水位，則各加壓泵會停止向水塔輸水。④檢測上位機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)出報警信號，實(shí)時顯示取水區(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，手動操作、自動操作方便可行。

6 自動控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

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

對于PLC控制系統(tǒng)而言，控制系統(tǒng)會受到電源的干擾，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。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，PLC采取一次側(cè)380 VAC的隔離變壓器供電。

在自動控制系統(tǒng)中，可采用手動和自動兩種控制方式，而這兩種方式在系統(tǒng)運(yùn)行過程中是不可同時采用的。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，也為系統(tǒng)提供了一個良好的人機(jī)交互平臺，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，從而及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問題。

對于控制系統(tǒng)中的報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，本控制系統(tǒng)主要對各觀測點(diǎn)的水位變化報警，包括電機(jī)運(yùn)動報警、上限位報警、下限位報警等。其工作原理為判斷檢測量的大小和變化速度，當(dāng)檢測量超出預(yù)定值后，系統(tǒng)便會發(fā)出報警信息，且信息會保存在數(shù)據(jù)庫中。

8 結(jié)束語

綜上所述，自來水廠是我國重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，關(guān)系著人們的日常生活和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，研究自來水廠的自動控制系統(tǒng)有十分重要的意義。在自來水廠的自動控制系統(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)控的時效性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)PLC控制技術(shù)在自來水廠中的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕