基于無線通信的高位蓄水池水位遠距離控制系統(tǒng)設計

劉洋洋

本文針對遠距離的水塔、山頂蓄水池等地形不便、距離較遠、不宜鋪設線路的高位蓄水池水位的控制，設計了一種水位信號無線傳輸和基于三菱FX2N系列PLC控制水泵啟停的解決方案。

【關(guān)鍵詞】PLC 無線通信 水池水位

1 引言

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、百姓日常生活中，供水是一個繞不開的需求。供水過程中，對水位的實施監(jiān)測，是保障供水安全的必要條件。在一些交通和地形不便，不宜鋪設線路或傳輸距離較遠（如高山蓄水池水位監(jiān)測、江河水位監(jiān)測、引用水源地水位監(jiān)測、高位水塔水位監(jiān)測等）的水位監(jiān)控中，水位信號的無線傳輸控制就變得十分必要，基于這樣的現(xiàn)實需要，本文設計了一種基于PLC無線通信的高位蓄水池水位遠距離控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設計的思路

項目背景：山頂有一個圓形蓄水池，深8米，直徑10米，泵房位于山下，泵房距離山頂蓄水池2KM左右。

蓄水池分為3段，即有高中低3個水位，高水位為7米，中水位為4.5米，低水位為2米。水位的檢測通過液位開關(guān)實現(xiàn)，液位開關(guān)與無線水位發(fā)射裝置連接，無線接收裝置與PLC連接，泵房控制室無線接收裝置收到發(fā)來的水位信號后，傳送給PLC，PLC經(jīng)過信號處理后，通過控制電路驅(qū)動水泵啟停，使水位保持在一個合理的水平。

3 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

系統(tǒng)主要硬件設備有浮球式液位開關(guān)、FX2N-32MR、水泵、接觸器、斷路器、西安達泰電子有限責任公司的點對點無線開關(guān)量信號傳輸器DTD110HEY-4等。

浮球式液位開關(guān)采用電纜浮球液位開關(guān)，它是利用重力與浮力的原理設計而成，當浮球收液體浮力作用而隨液位上升或下降到與水平面約30度時及通過設置在體內(nèi)的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動大容量微動開關(guān)輸出開或關(guān)的信號。浮球個數(shù)為3個，重錘數(shù)量為3個，分別固定在蓄水池的高中低三個位置。

DTD110H通過無線方式傳輸工業(yè)現(xiàn)場的開關(guān)量信號，可以實現(xiàn)點對點通信，也適合于點對多點而且分散不便于挖溝布線等應用場合，不需要編寫程序，不需要布線。發(fā)射端提供4～16路開關(guān)信號輸入，接收端提供4～16路開關(guān)信號輸出。輸入信號是無源開關(guān)觸點或者0～24VDC電壓信號，輸出信號是OC門輸出，可以直接驅(qū)動24VDC直流繼電器。DTD110H EY-4型號，單向傳輸，有4個開關(guān)信號輸入端，4個開關(guān)信號輸出端，成對使用。無線傳輸距離可達5千米。如圖1所示。

4 系統(tǒng)的工作原理

本系統(tǒng)設置三臺水泵，一臺備用泵，兩臺運行泵。三臺泵每隔一季度輪流成為備用泵，以方便保養(yǎng)維護。當水位低于低水位2米時，系統(tǒng)有6個輸入信號，分別為1個啟動信號、1個停止信號、3個過載信號、高中低3個液位信號。有4個輸出信號，分別為3個水泵啟停信號、1個故障報警輸出信號。

按下啟動按鈕，若水池水位低于低水位2米時，兩臺水泵同時開啟；當水位到達中水位4.5米時，運行一臺水泵；當水位到達高水位7米時，停止水泵運行。若水位到達高水位，水泵3秒內(nèi)沒有停止，則自動斷電，報警；若水位持續(xù)1分在低水位下，則自動斷電，報警；若水泵產(chǎn)生過載行為，系統(tǒng)停止運行。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運行。為保證安全運行，系統(tǒng)分自動控制和手動控制兩種方式。

5 系統(tǒng)的優(yōu)點

采用無線通信的方式，方便快捷，能有效解決挖溝布線不便的問題，尤其適合山區(qū)蓄水池水位遠程控制。

若水池旁沒有電源，水位無線傳輸控制器還可以采用太陽能電源供電，若同時配備一臺DTP_RE短信終端，則可以給工作人員手機發(fā)送短信，實時報告當前水位狀態(tài)和水泵工作狀況。短信的收發(fā)借助公用GSM網(wǎng)絡，采用自主無線通信方式，沒有運行費用。

6 總結(jié)

本文根據(jù)實際需要，采用點對點無線開關(guān)量信號傳輸器實現(xiàn)水位信號的無線傳輸，由PLC根據(jù)設計的水位控制算法對輸入的水位信號進行分析處理后輸出控制信號，實現(xiàn)對水泵的啟停控制，進而完成對水位的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)水位的自動調(diào)整。實踐證明，此種控制方法行之有效。

參考文獻

[1]張宜軍.基于PLC的水塔水位監(jiān)控系統(tǒng)的自動化改造[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（01）.

[2]點對點無線開關(guān)量信號傳輸[EB/OL].http：//www.dataie.com/proshow44.html

[3]山上水池、高位水塔水位超遠距離無線傳輸及水泵自動控制系統(tǒng)[EB/OL]. http：//www.dataie.com/proshow51.html

作者單位

平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 河南省平頂山市 467001