自來水廠PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

梁遠(yuǎn)錦

摘要:自來水廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于城市經(jīng)濟(jì)生活有著重大影響。PLC控制設(shè)備憑借其穩(wěn)定性、可靠性、性價(jià)比在自來水廠設(shè)備控制中占據(jù)了主導(dǎo)地位。全文首先分析了PLC的技術(shù)特點(diǎn),隨后描述了自來水生產(chǎn)過程和控制體系的總框架。隨后介紹了PLC控制軟件的實(shí)現(xiàn)過程。

關(guān)鍵詞:PLC自動(dòng)化控制自來水廠

自來水處理過程較為復(fù)雜,它是由處于不同地理位置的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行,大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和反饋處理系統(tǒng)綜合而成。因此應(yīng)用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng),對(duì)取水泵站,加藥加氯,公共沖洗,送水泵站等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行控制,有利于提高系統(tǒng)的性能、產(chǎn)率、可靠性,而且還可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性、降低操作成木、加快啟動(dòng)過程等。

1.PLC的特點(diǎn)

PLC即可編程控制器,它具有以下特點(diǎn):編程方法簡(jiǎn)單易學(xué),PLC中配備了易于接受和掌握的梯形圖語(yǔ)言,梯形圖語(yǔ)言的電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相當(dāng)接近,只用PLC的20多條開關(guān)量邏輯控制指令就可以實(shí)現(xiàn)繼電器的功能;硬件配套齊全,用戶使用方便,PLC配有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,用戶不必自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置,另外PLC的安裝接線也很方便,一般用接線端子連接外部接線即可;通用性強(qiáng),適應(yīng)性強(qiáng),由于PLC的系列化和模塊化,硬件配置相當(dāng)靈活,可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng),硬件配置確定后,可以通過修改用戶程序,方便快速的適應(yīng)工藝條件的變化;可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),PLC用軟件取代了繼電器系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障的大量觸電和接線,除此之外,PLC還采取了一系列抗干擾.提高可靠性的措施;系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少,PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件,使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少[1]。

2.PLC控制軟件的實(shí)現(xiàn)

2.1 PLC控制系統(tǒng)的I/0點(diǎn)數(shù)分布

結(jié)合自來水工程PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,可得:電氣控制系統(tǒng)要求5個(gè)液位傳感器分別檢測(cè)兩個(gè)水井液位,清水池液位、右岸生活水池液位和左岸生活水池液位;5個(gè)出水輔助電接點(diǎn)壓力表來控制五臺(tái)加壓泵電動(dòng)閥門的開啟和檢測(cè)五臺(tái)加壓泵電機(jī)運(yùn)行是否正常,除此之外,電氣控制系統(tǒng)還要求一些水泵電機(jī)運(yùn)行指示燈和按鈕等元器件。各元器件功能及所PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)不相同。如水水井液位變送器器,其模擬輸入點(diǎn)數(shù)為2(模擬量為水井液位),加加藥電機(jī)為1位(運(yùn)行及指示命令)等。

2.2控制系統(tǒng)PLC和液位變送器的選型

由控制系統(tǒng)參數(shù)以及對(duì)PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)、性質(zhì)的要求,以PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則,對(duì)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件:PLC、液位變送器和變送器傳送屏蔽電纜線,進(jìn)行必要的選型。由于類似元件生產(chǎn)廠家較多,因此選型時(shí)需要結(jié)合經(jīng)濟(jì)實(shí)力,水廠規(guī)模等實(shí)際情況。PLC以西門子產(chǎn)品較好,如s7-200手持編程器,模擬擴(kuò)展模塊等,選型時(shí)還需要對(duì)清水池液位變送器,清水池液位變送器,左右岸生活水池液位變送器等進(jìn)行慎重選擇。系統(tǒng)的其它各元器件,如:指示儀表、按扭、指示燈、繼電器、接觸器等等一般按以下要求選擇:儀表指示類: 1-N(N代表水池)#水井液位指示、清水池液位指示、右岸生活水池液位指示、左岸生活水池液位指示、右岸生活用水流量指示、左岸生活用水流量指示;運(yùn)行信號(hào)燈類:包括電源指示、運(yùn)行模式指示、水井抽水指示、攪拌機(jī)運(yùn)行指示、消毒劑添加指示、加壓泵運(yùn)行指示、電動(dòng)閥門運(yùn)行指示;手動(dòng)指令開關(guān)類,如轉(zhuǎn)換開關(guān)、旋鈕開關(guān)、電源空氣或自動(dòng)開關(guān)、運(yùn)行模式指令、水井抽水指令、攪拌指令、消毒劑添加指令、加壓泵指令、電動(dòng)閥指令等。

2.3 PLC設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是:上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供一個(gè)友好的人機(jī)交互平臺(tái)、作為工作人員方便直觀的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況。包括以下功能:各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位變化的實(shí)時(shí)狀況;各個(gè)電機(jī)的運(yùn)行情況;各條管路的狀況;歷史水位變化的查詢,歷史報(bào)警信息的查詢,電機(jī)歷史運(yùn)行狀況的查詢。主要包括:(一)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)?？紤]到PLC控制系統(tǒng)的可靠性問題,電源是控制系統(tǒng)引入干擾的主要途徑之一,特別是對(duì)于系統(tǒng)中存在大接觸器、大電機(jī)等的場(chǎng)合,更易引入干擾信號(hào)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,采用了隔離變壓器對(duì)PLC供電,并在一次側(cè)采用380VAC供電。對(duì)系統(tǒng)中,要求有常用和備用、手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行狀態(tài)不容許同時(shí)運(yùn)行,由連鎖可靠性要求,除了在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件連鎖外,同時(shí)還利用接觸器的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行了必要的電氣連鎖,以提高系統(tǒng)的可靠性。從系統(tǒng)要求出發(fā),系統(tǒng)要求在PLC不能正常工作時(shí),能夠利用手動(dòng)按扭,進(jìn)行正常供水控制,故在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)手動(dòng)控制沒有采用PLC控制,而是采用繼電器觸點(diǎn)控制。系統(tǒng)電動(dòng)閥控制器,由電動(dòng)閥生產(chǎn)廠家配套生產(chǎn),在此只對(duì)其進(jìn)行改裝,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。(二)數(shù)據(jù)采集定義。運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)提供的AI/AO/AR/DI/DO/DR六種外部變量,與設(shè)備數(shù)據(jù)表進(jìn)行各種方式的數(shù)據(jù)交換,運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)還提供了三種內(nèi)部中間變VA/VD/VT可以不加限制的使用,用途如下:VA——內(nèi)部模擬變量,可以存儲(chǔ)一個(gè)模擬數(shù)據(jù);VD——內(nèi)部開關(guān)變量,可以存儲(chǔ)一個(gè)開關(guān)狀態(tài);VT——內(nèi)部文本變量,可以存儲(chǔ)一個(gè)文本字符串。(三)組態(tài)軟件的實(shí)現(xiàn)。首先需要安裝驅(qū)動(dòng)程序。FameView提供了許多通訊驅(qū)動(dòng)程序與各種控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換:要使用某個(gè)驅(qū)動(dòng)程序,必須要進(jìn)行安裝,才能被工程使用,可以同時(shí)安裝多種驅(qū)動(dòng)程序;每種驅(qū)動(dòng)程序都有一個(gè)獨(dú)立的、與眾不同名稱來標(biāo)識(shí)自己。

結(jié)論

利用工業(yè)計(jì)算機(jī)和PLC 抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)方便、適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的持點(diǎn),在上位機(jī)能實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠生產(chǎn)設(shè)備的控制和工藝參數(shù)的設(shè)置、調(diào)整與監(jiān)測(cè)。它基本滿足自來水廠的基本需求,整個(gè)方案簡(jiǎn)單,實(shí)用,經(jīng)濟(jì)可靠?！?/p>

參考文獻(xiàn):

[1]謝卓健. MB80 PLC在彭水水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 湖北水力發(fā)電.2009(4)

[2]王開春. PLC在自來水廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].水利電力.2008(8)