自來水廠PLC自動控制系統的應用

朱志輝

文章編號：2095-6835（2016）07-0096-02

摘 要：結合某自來水廠PLC自動控制系統的設計及應用，對該自動控制系統的組成進行了介紹，并闡述了自來水廠整個自動控制系統的電路設計。結果表明，該系統能有效地對自來水廠進行自動控制，可靠性高，值得推廣應用。

關鍵詞：自來水廠；PLC；自動控制系統；通訊能力

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.096

隨著我國社會經濟的快速發展及城市化進程的不斷加快，社會對自來水廠的要求越來越高，人們對自來水廠的高要求與自來水廠落后的供水能力的矛盾日益加劇。因此，必須引進現代化技術，構造安全、高效、高質量的自來水廠自動控制系統，從而提高自來水廠的生產效率和質量。而PLC自動控制系統具有操作簡單、適用性強、可靠性高等優點，在自來水廠中的應用越來越廣泛。

1 西門子S7-200介紹

在各種場合的檢測、控制及監測自動化系統中，多數都應用了西門子S7-200。由于其具有強大的功能，使其無論是在網絡中，還是在獨立運行中，都能實現復雜控制功能。具體而言，S7-200的可靠性高、指令集豐富、易于掌握、操作便捷、內置集成功能豐富、通訊能力強、擴展模塊豐富。因此，S7-200具有較高的性價比。

S7-200在自動化系統中發揮了巨大的作用，其作用對象包括繼電器的簡單控制和復雜的自動化控制。S7-200的應用領域廣泛，包括與自動化控制相關的工業、民用設施。

2 自來水廠自動控制系統

某自來水廠自動供水系統采用西門子S7-200自動控制系統，由2臺抽水泵、2臺加壓泵、1臺加壓泵、蓄水池、清水池和水塔等組成。通過各池中的水位傳感器可控制相應的水泵，從而實現對居民的用水控制。

3 自動供水控制系統的組成

本自動供水系統由PLC電氣控制系統、電動閥門控制系統、按鈕操作系統和上位機監控系統四個部分組成。

3.1 PLC電氣控制系統的應用

采用對泵的自動、手動通/斷電的電氣控制方式，可實現對系統的實時控制和信息向上位機的傳送。

3.2 電動閥門控制系統的應用

對2臺加壓泵電動閥門的打開和關閉進行控制，從而實現自動控制和遠程控制。

3.3 按鈕操作系統的應用

在自動和手動控制兩種工作方式的轉換過程中，可通過手動按鈕啟動或停止任意一臺泵。

3.4 上位機監控系統的應用

監控2臺抽水泵和2臺加壓泵的狀態，實時顯示取水區、清水池、水塔的水位，并顯示報警信息。

4 PLC控制系統的結構

對取水泵、水位傳感器、加壓泵、加藥站等的信號進行采集和分析，并及時向上位機傳送數據。PLC控制系統的結構框圖如圖1所示。

5 PLC自動控制系統設計

本系統采用德國西門子公司的S7-200及其STEP7/WNI軟件作為系統的硬件設備和軟件設備。S7-200提供了良好的開發平臺和大量的參考資料，因此，可有效控制取水泵、水位傳感器、加壓站、加藥站的信號傳輸，并及時向上位機傳送數據。系統控制流程如圖2所示。

根據本系統的工作流程可得出以下5點對自來水控制系統的控制要求：①當取水區低于最低水位時，抽水泵將會自動停止并在操作臺顯示相應的水位標志，向上位機發出報警信號。②當清水池水位低于下限水位時，抽水泵開始抽水，并向清水池輸水；根據相應的設定值啟動加壓泵，當清水池的水位高于上限位時，加壓泵和抽水泵停止運行。③當水塔的水位低于下

限水位時，如果清水池的水位高于下限水位，則各加壓泵會向水塔輸水；如果水塔水位高于上限水位，則各加壓泵會停止向水塔輸水。④檢測上位機系統的運行狀態，及時發出報警信號，實時顯示取水區、清水池、水塔的水位。⑤本系統的要求為運行安全、可靠，手動操作、自動操作方便可行。

6 自動控制系統的電路設計

從自動控制系統的要求出發，對系統設計提出了以下2點要求：①PLC無法正常運行時，可采取人工運行的方式；②采取人工運行的方式時，應保證供水正常。根據以上要求，可在采取手動控制時選用繼電器控制的方式。

對于PLC控制系統而言，控制系統會受到電源的干擾，且在一些系統中存在大接觸器、大電機等設備，這更易產生強烈的干擾信號。在本系統的設計過程中，PLC采取一次側380 VAC的隔離變壓器供電。

在自動控制系統中，可采用手動和自動兩種控制方式，而這兩種方式在系統運行過程中是不可同時采用的。因此，除了應在PLC內部進行軟件互鎖外，還需要對系統外部的觸點進行必要的電氣互鎖，從而提高設計系統的可靠性。

7 上位機監控系統在控制系統中的應用

在充分運用上位機監控系統時，也為系統提供了一個良好的人機交互平臺，可使設計人員更加直觀地了解監控系統的運行情況，從而及時發現數據、系統設計中存在的問題。

對于控制系統中的報警系統設計而言，本控制系統主要對各觀測點的水位變化報警，包括電機運動報警、上限位報警、下限位報警等。其工作原理為判斷檢測量的大小和變化速度，當檢測量超出預定值后，系統便會發出報警信息，且信息會保存在數據庫中。

8 結束語

綜上所述，自來水廠是我國重要的基礎設施之一，關系著人們的日常生活和國民經濟的發展。因此，研究自來水廠的自動控制系統有十分重要的意義。在自來水廠的自動控制系統設計中，要科學、合理地制訂設計方案，從而保證設計質量，提高水廠水質監控的時效性和準確性，促進PLC控制技術在自來水廠中的推廣應用。

參考文獻

[1]甘文兵.淺談自來水廠PLC控制系統的設計[J].科技風，2015（13）.

[2]徐龍.PLC控制技術在自來水廠自控系統中的應用[J].山東工業技術，2013（11）.

〔編輯：張思楠〕