基于PLC的城市給排水控制系統(tǒng)研究

胡銀全　伍小兵　賀曉輝

摘 要：PLC有較高的可靠性、穩(wěn)定性、適應(yīng)性等性能以及具有編程簡單、使用方便、性價比高、硬件配套齊全、抗干擾能力強和維修方便等優(yōu)勢，現(xiàn)已具有廣闊的應(yīng)用市場，在城市給排水系統(tǒng)中采用PLC就能實現(xiàn)自動化智能化雙泵變頻恒壓控制以及用水量計費等功能，因此使用用前景廣闊。本文簡述了PLC、城市給排水系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上研究了PLC在城市給排水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并給出了城市給排水系統(tǒng)中PLC的使用的設(shè)計，希望為我國城市給排水系統(tǒng)的設(shè)計提供參考資料。

關(guān)鍵詞：城市給排水控制系統(tǒng)；可編程邏輯控制器；雙泵變頻

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.084

0 概述

PLC是 Programmable Logic Controller的縮寫，翻譯成漢語就是可編程邏輯控制器，是一種專門用于智能化工業(yè)控制的計算機。我國在1974年首次研制成功PLC，于1977年投入使用，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，PLC已經(jīng)適應(yīng)了現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展需求，也被各行業(yè)所采用。由于其具有較高的可靠性、穩(wěn)定性、適應(yīng)性等性能以及具有編程簡單、使用方便、性價比高、硬件配套齊全、抗干擾能力強以及維修方便等優(yōu)勢，PLC現(xiàn)已具有廣闊的應(yīng)用市場。在實際應(yīng)用中，由于可編程邏輯控制器能夠適應(yīng)各種復雜的環(huán)境，因此在城市給排水系統(tǒng)中采用可編程邏輯控制器就能實現(xiàn)自動化智能化雙泵變頻恒壓控制以及用水量計費等功能。

1 城市給排水系統(tǒng)的組成

城市給排水系統(tǒng)主要包括給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。城市給水系統(tǒng)主要由輸水管渠、給水泵、給水箱、配水管網(wǎng)以及壓力變送器和脈沖水表等構(gòu)件組成，利用單泵變頻、多臺工頻或變頻的切換來控制供水盡量做到恒壓供水同時設(shè)置程序利用脈沖式水表來自動計量用水量[1]。城市排水系統(tǒng)主要由排水管道、污水坑、排水泵以及液位傳感器等構(gòu)件組成，采用可編程邏輯控制器能夠?qū)崿F(xiàn)污水坑或污水箱的水位監(jiān)測以及自動啟停排水泵。

2 PLC在城市給排水系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 在城市生活給水系統(tǒng)中的應(yīng)用

可編程邏輯控制器用于城市給水系統(tǒng)主要是為了控制供水管道的壓力，使其保持在一定范圍內(nèi)[2]，系統(tǒng)組成見圖1。當供水管道的程序設(shè)定壓力值低于給水泵所有的管道壓力時，城市生活給水系統(tǒng)就進入單泵變頻運行的工作狀態(tài)，在此狀態(tài)下，如果終端用戶的用水量在不斷增加，生活給水的水泵在PLC的調(diào)控下，工作頻率將調(diào)整到50的工頻，仍無法滿足終端用戶的用水要求，或輸水管道的壓力還低于設(shè)定值，PLC控制器將繼續(xù)發(fā)出指令，使①生活給水水泵由單泵變頻切換到工頻運行狀態(tài)，使②生活給水水泵由關(guān)閉狀態(tài)切換到變頻啟動狀態(tài)，在PLC控制器自動化智能化的調(diào)控下管道壓力就能達到程序設(shè)定的供水管道壓力值。

2.2 在城市排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

城市排水系統(tǒng)既要滿足城市生產(chǎn)生活污水的排出還要滿足城市雨水的排出，在城市排水系統(tǒng)中的使用PLC，根據(jù)城市多年的污水排放量以及雨水排放量估算出城市的排水量，然后利用程序設(shè)置PLC的控制器，在排水過程中實現(xiàn)雨水與污水分流排出，雨水的循環(huán)使用以及水位過高無法及時排出時的自動報警等 。

3 城市給排水系統(tǒng)中PLC的使用設(shè)計

3.1 恒壓控制生活給水的設(shè)計

利用PLC的模擬量，采用控制算法PID程序進行編程，然后利用PLC控制器來控制變頻器，使生活給水保持恒定壓力。整個生活給水系統(tǒng)的編程都使用主程序調(diào)用模式，主程序通過如下步驟實現(xiàn)控制：首先啟動變頻恒壓供水的主程序，然后啟用給水計量程序、調(diào)取控制算法PID程序的初值、編寫故障預警及報警程序；對水泵變頻的頻率初值進行賦值；啟動并運行變頻給水水泵，實現(xiàn)PID計算的恒壓供水；智能控制變頻與工頻之間的轉(zhuǎn)換。

3.2 給排水水表累計計量的設(shè)計

在城市給排水系統(tǒng)中通常采用脈沖式水表，在設(shè)計水表累計計量的程序時，將用水或排水量轉(zhuǎn)換成水表開關(guān)的信號，然后通過轉(zhuǎn)換電路將開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再將脈沖信號的輸出端和PLC的輸入端連接，最后通過PLC控制器內(nèi)部的控件編程來完成水量的累計計量和水量信息的實時傳遞。

3.3 設(shè)計上位計算機的組態(tài)監(jiān)控

在PLC上位機的組態(tài)監(jiān)控中通常采用力控組態(tài)軟件，該軟件用計算機來采集數(shù)據(jù)、監(jiān)控生產(chǎn)過程，然后基于收集的數(shù)據(jù)將系列檢測設(shè)備和控制設(shè)備有機組合，構(gòu)成符合用戶使用需求的監(jiān)控系統(tǒng)。除此之外，該軟件還具備高度集成以及可視化的開發(fā)環(huán)境和使用面向用戶的導航器以及工具箱。

4 結(jié)語

在PLC組態(tài)運行的過程中，利用控制程序不僅可以實時顯示供水管道的壓力、計量水表的累積數(shù)據(jù)、污水坑液位的高低數(shù)據(jù)以及控制閥門的開關(guān)狀態(tài)，而且可以自動調(diào)節(jié)和切換2臺供水泵的運行狀態(tài)。以計算機作為上位機并在其中裝載力控組態(tài)軟件，以PLC作為下位機并安裝編程編譯軟件。在城市的給排水控制系統(tǒng)中通過下位機來實現(xiàn)給水設(shè)備和排水設(shè)備全程自動化、智能化程序控制。上位機則利用PPI通信技術(shù)來采集設(shè)備運行的狀態(tài)信息，輸出集中監(jiān)視信息和狀態(tài)檢測記錄，從而實現(xiàn)城市生活給水的自動化雙泵變頻恒壓控制以及用水量計費等功能，實用性很強，在城市的給排水系統(tǒng)中應(yīng)廣泛應(yīng)用。

參考文獻：

[1]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[2]陳中華.可編程序控制器與工業(yè)自動化系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

基金項目：

1、院級項目 項目編號：KJB201509 項目名稱：PLC技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究；

2、市級教委科學技術(shù)研究項目 重慶市教委科學技術(shù)研究項目資助（KJ1503311） 項目名稱：車載動力電池組管理系統(tǒng)研究