基于PLC的城市給排水控制系統研究

摘 要：PLC有較高的可靠性、穩定性、適應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勢，現已具有廣闊的應用市場，在城市給排水系統中采用PLC就能實現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，在此基礎上研究了PLC在城市給排水控制系統中的應用，并給出了城市給排水系統中PLC的使用的設計，希望為我國城市給排水系統的設計提供參考資料。

關鍵詞：城市給排水控制系統；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，經過幾十年的發展，PLC已經適應了現代化工業的發展需求，也被各行業所采用。由于其具有較高的可靠性、穩定性、適應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勢，PLC現已具有廣闊的應用市場。在實際應用中，由于可編程邏輯控制器能夠適應各種復雜的環境，因此在城市給排水系統中采用可編程邏輯控制器就能實現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 城市給排水系統的組成

城市給排水系統主要包括給水系統和排水系統。城市給水系統主要由輸水管渠、給水泵、給水箱、配水管網以及壓力變送器和脈沖水表等構件組成，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]。城市排水系統主要由排水管道、污水坑、排水泵以及液位傳感器等構件組成，采用可編程邏輯控制器能夠實現污水坑或污水箱的水位監測以及自動啟停排水泵。

2 PLC在城市給排水系統的應用

2.1 在城市生活給水系統中的應用

可編程邏輯控制器用于城市給水系統主要是為了控制供水管道的壓力，使其保持在一定范圍內[2]，系統組成見圖1。當供水管道的程序設定壓力值低于給水泵所有的管道壓力時，城市生活給水系統就進入單泵變頻運行的工作狀態，在此狀態下，如果終端用戶的用水量在不斷增加，生活給水的水泵在PLC的調控下，工作頻率將調整到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定值，PLC控制器將繼續發出指令，使①生活給水水泵由單泵變頻切換到工頻運行狀態，使②生活給水水泵由關閉狀態切換到變頻啟動狀態，在PLC控制器自動化智能化的調控下管道壓力就能達到程序設定的供水管道壓力值。

2.2 在城市排水系統中的應用

城市排水系統既要滿足城市生產生活污水的排出還要滿足城市雨水的排出，在城市排水系統中的使用PLC，根據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，然后利用程序設置PLC的控制器，在排水過程中實現雨水與污水分流排出，雨水的循環使用以及水位過高無法及時排出時的自動報警等 。

3 城市給排水系統中PLC的使用設計

3.1 恒壓控制生活給水的設計

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。整個生活給水系統的編程都使用主程序調用模式，主程序通過如下步驟實現控制：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PID計算的恒壓供水；智能控制變頻與工頻之間的轉換。

3.2 給排水水表累計計量的設計

在城市給排水系統中通常采用脈沖式水表，在設計水表累計計量的程序時，將用水或排水量轉換成水表開關的信號，然后通過轉換電路將開關信號轉換成脈沖信號，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 設計上位計算機的組態監控

在PLC上位機的組態監控中通常采用力控組態軟件，該軟件用計算機來采集數據、監控生產過程，然后基于收集的數據將系列檢測設備和控制設備有機組合，構成符合用戶使用需求的監控系統。除此之外，該軟件還具備高度集成以及可視化的開發環境和使用面向用戶的導航器以及工具箱。

4 結語

在PLC組態運行的過程中，利用控制程序不僅可以實時顯示供水管道的壓力、計量水表的累積數據、污水坑液位的高低數據以及控制閥門的開關狀態，而且可以自動調節和切換2臺供水泵的運行狀態。以計算機作為上位機并在其中裝載力控組態軟件，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中通過下位機來實現給水設備和排水設備全程自動化、智能化程序控制。上位機則利用PPI通信技術來采集設備運行的狀態信息，輸出集中監視信息和狀態檢測記錄，從而實現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中應廣泛應用。

參考文獻：

[1]廖常初.PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2005.

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

基金項目：

1、院級項目 項目編號：KJB201509 項目名稱：PLC技術的發展與應用研究；

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