PLC控制技术在自来水自动控制系统中的应用

冷 斌 王 敏 涂小华

(江西旅游商贸职业学院，江西 南昌 330100)

PLC控制技术在自来水自动控制系统中的应用

冷 斌 王 敏 涂小华

(江西旅游商贸职业学院，江西 南昌 330100)

随着可编程控制器(PLC)技术的发展，其高性价比、高可靠性、方便的工艺扩展性和广泛的工业现场适应性能的特点，使得PLC在工业自动控制过程中得到了广泛运用。本文采用西门子S7-200作为PLC系统控制器，以扬子村自动供水系统为工程背景，利用PLC控制技术，对整个控制系统进行自动控制系统设计。

S7-200 自动供水控制系统 流程图 上位机监控系统

近年来，城市供水问题日益严峻，自来水厂的建设也不断加快，各种控制设备也相继得到应用。其中PLC控制技术就在自来水自动控制系统中得到广泛运用，并取得了较大的经济效益和社会效应。所谓PLC控制技术，就是利用一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置进行有关的控制。而PLC控制技术应用于自来水控制系统中会对提高水厂水质监控的时效性和准确性，以及生产效率和设备的耐用性有着积极意义，参考价值更大。

1、西门子S7-200PLC介绍

在各种场合中的检测、控制及监测的自动化系统中，都应用到了西门子S7-200。由于其强大功能使其无论在相连成网络，还是在独立运行中，都能实现复杂控制功能。所以说S7-200具有良好的的性价比。S7-200因其极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块等功能而表现出色。

S7-200在自动化系统中充分发挥其重大作用。可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制，其使用功能强大。应用领域极也及其广泛，覆盖自动化控制有关的工业及民用领域及所有与自动检测，包括各种机床、民用设施、机械、电力设施、环境保护设备等等。

2、自来水自动控制系统概况

扬子村自来水自动供水系统是采用西门子S7-200PLC自动控制系统，其结构由两台抽水泵、两台加压泵、一台加药泵、蓄水池、清水池、水塔等组成。通过对各池中水位传感器进行检查，来控制相应水泵，从而实现对居民用水控制。

3、自动供水系统控制组成

本自动供水系统由PLC电气控制系统、电动阀门控制系统、按钮操作系统和上位机监控系统四个部分组成。

(1)PLC电气控制系统的应用

采用对泵的自动、手动通电与断电的电气控制，采取PLC控制，实现对系统的适时控制和信息向上位机的传送。

(2)电动阀门控制系统的应用

对两台加压泵电动阀门的打开与关闭进行控制。可以实现自动控制和远程控制。

(3)按钮操作系统的应用

在采取自动和手动控制的两种工作方式转换过程中，手动控制时，可通过手动按钮对任意一台泵进行启动停止控制。

(4)上位机监控系统的应用

监控两台抽水泵和两台加压泵的状态，并实时显示取水区、清水池、水塔的水位，并显示报警信息。

4、PLC控制系统结构框图

根据课题要求，采用对取水泵、液位传感器、加压泵、加药站等信号进行检测控制，并及时向上位机传送数据，因此，可得出PLC控制系统结构框图，实现自来水工程PLC控制。

图 系统结构图

5、PLC自动控制系统设计

本系统采用德国西门子公司S7-200控制器及其STEP7/WNI软件作为系统的软硬件设备。此类PLC提供了良好的开发平台，具有良好性价比，以及提供了大量的相关参考资料，广泛应用小型PLC控制系统中。

据此，将取水泵、液位传感器、加压站、加药站的信号进行控制，并及时向上位机传送数据，可简化得出控制系统流程图：

图 控制系统流程图

根据工作流程可得出，对自来水控制系统的控制要求可作以下几点概要：

(1)当取水区低于最低水位的时候，抽水泵将自动停止并在操作台显示相应液位标志，同时向上位机发出报警信号。

(2)当清水池水位低于下限水位的时候，抽水泵开始抽水并向清水池输送水，且根据相应的设定值启动加压泵，当清水池水位高于上限位的时候，此时加药泵和水泵将根据信号停止工作。

(3)如果水塔的水位低于最低下限水位时，此时假设清水池的水位高于下限水位，各加压泵工作并向水塔输送水，如果水塔水位高于上限水位时，各加压泵停止工作并停止向水塔输送水。

(4)对上位机系统运行状态进行监测，及时发出报警信号，并实时显示取水区、清水池、水塔的液位。

(5)本系统要求运行安全可靠，手动操作、自动操作方便可行。

6、自动控制系统电路设计

从自动控制系统要求出发，对系统设计有以下几点要求：

(1)PLC不能正常工作时，可采取手动按钮。

(2)采取手动按钮时，还能提供正常供水。根据以上动作要求，可在采取手动控制时选用继电器控制。

由于PLC控制系统的可靠性问题，控制系统引入干扰的主要途径就是电源带来的干扰，况且在一些系统中存在大接触器，大电机等的场合，更易引入强烈的干扰信号。在本系统设计过程中，PLC的供电采取一次侧380VAC的隔离变压器进行供电。

在自动控制系统中，采用手动和自动方式，常用和备用方式，此两种状态在运行过程中是不允许同时发生的，因此除了再PLC内部进行软件互锁外，还需要对系统外部的触点进行必要的电气互锁，以提高设计系统的可靠性。

7、上位机监控系统运用于控制系统的设计

在充分运用上位机监控系统的同时，也给系统提供了一个良好的人机交互平台，使设计人员更直观的了解监控系统的运行情况，能够及时发现各类数据上、设计上的问题。

控制系统中的报警系统设计：本控制系统主要提供对各观测点水位变化的报警，包括电机运动报警、上限位报警，下限位报警等。其工作原理就是对检测量的大小和变化速度进行判断。当其值超过预定值之后，从而得出报警信息，信息保存在数据库中。

8、结束语

综上所述，将PLC控制技术应用到自来水供水系统中，将大大提高生产效率和设备的耐用性，本文主要借鉴了当今工业控制领域广泛应用的PLC控制技术，寻求一种PLC在工业自动控制中的通用方法。在诸多PLC控制系统设计方法的基础上，提出了自己的系统设计思路，对当今PLC控制系统开发尽可能提供一定的借鉴和指导意义。

[1]徐龙.PLC控制技术在自来水厂自动控制系统中的应用，山东工业技术，2013.

[2]黄建春.PLC工控系统设计及其在自来水控制中的应用，湖南大学，2005.