基于PLC的抗旱排澇的自動控制系統(tǒng)設(shè)計

張文峰+周皓+馮廣周

摘 要：隨著社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展，科學(xué)的管制和利用水資源已經(jīng)成為社會發(fā)展不可缺少的部分；利用先進的自動化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同環(huán)境的抗旱排澇自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為必然的趨勢。文章對抗旱排澇自動控制系統(tǒng)進行分析，構(gòu)思出整個系統(tǒng)的工藝流程圖，提出先進的設(shè)計方案，采用超聲波傳感器和PLC實現(xiàn)內(nèi)外河水位的數(shù)據(jù)傳輸，然后對閘門或者潛水泵開關(guān)的控制，實現(xiàn)抗旱或者排澇。

關(guān)鍵詞：抗旱排澇；PLC；傳感器；組態(tài)王

1 概述

基于PLC的抗旱排澇自動控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)代可編程邏輯控制器和上位機軟件構(gòu)成的控制機構(gòu)作為主要控制設(shè)備，其內(nèi)部線路和液位啟動裝置相對容易一些，而且可靠性也十分高，只需要修改控制程序就可達到改善控制的要求。另外，基于PLC抗旱排澇自動控制系統(tǒng)，逐步分層的結(jié)構(gòu)控制方式，完成了對水位和閘門的遠距離控制和便捷管理。

2 方案的設(shè)計

2.1 抗旱排澇自動控制要求

抗旱排澇自動控制系統(tǒng)將超聲波傳感器檢測內(nèi)外河水位，通過PLC進行數(shù)模轉(zhuǎn)換對內(nèi)外河的水位進行比較，對閘門或者是開水泵進行控制，最終使得內(nèi)外河水位恒定，起到抗旱或者是排澇的效果。以通運河為外河水源，建立抗旱排澇自動控制系統(tǒng)。由兩部分組成，一部分是兩道5m寬的水閘構(gòu)成，當內(nèi)河水位高于外河水位且內(nèi)河水位大于15m，兩道水閘自動打開用于排洪；另一部分是干旱供水渠道，由兩道水閘和20kW的潛水泵構(gòu)成，當內(nèi)河水位低于外河水位但內(nèi)河水位不低于10m，可以直接打開兩道水閘，由外河向內(nèi)河供水。如果外河水位低于內(nèi)河水位，而內(nèi)河水位低于10m時，閘門關(guān)閉，開啟兩個潛水泵從外河直接抽水到內(nèi)河。

2.2 工藝流程

程序主要依據(jù)液位傳感器測量的內(nèi)外河實際值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，對這兩個值進行比較最后確定是開閘還是關(guān)閘或者是開水泵，根據(jù)控制要求抗旱排澇自動控制系統(tǒng)的流程圖，如圖1所示。

3 I/O分配表

抗旱排澇自動控制系統(tǒng)的硬件部分用到了超聲波傳感器、潛水泵、閘門啟閉機這三個主要的器件，之后在通過可編程邏輯控制器對其進行控制，實現(xiàn)全過程自動化的控制工藝。文章根據(jù)控制方案和設(shè)計要求，列出I/O分配表，如表1所示。

4 組態(tài)王的設(shè)計方案

使用組態(tài)王，用戶可以繪畫出自己需要的各種逼真的組態(tài)畫面，繪制出的組態(tài)畫面可以實時的監(jiān)控現(xiàn)場的情況。本課題按照控制要求，一共需要兩個潛水泵、一個閘門4個報警按鈕，組成的控制系統(tǒng)的模擬畫面。當超聲波傳感器檢測到外河和內(nèi)河水位變化時，相應(yīng)的閘門就會隨著開啟或者關(guān)閉?？购蹬艥晨刂葡到y(tǒng)的組態(tài)效果圖如圖3所示。

5 結(jié)束語

本課題利用組態(tài)王6.53作為組態(tài)畫面的現(xiàn)實和監(jiān)控系統(tǒng)，其通過通信電纜與PLC進行通信，將抗旱排澇自動控制系統(tǒng)的通過超聲傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送到上位機上面，操作員還可以在上位機上實時的對生產(chǎn)現(xiàn)場進行監(jiān)控，最終達到所預(yù)期的控制要求。另外，本論文篇幅有限，沒有繪制本系統(tǒng)的外部接線圖，讀者可自行設(shè)計。

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作者簡介：張文峰（1976-），男，安徽淮北人，碩士研究生，講師，主要研究方向為機電一體化。