自来水厂PLC自动控制系统的应用

朱志辉

文章编号：2095-6835（2016）07-0096-02

摘 要：结合某自来水厂PLC自动控制系统的设计及应用，对该自动控制系统的组成进行了介绍，并阐述了自来水厂整个自动控制系统的电路设计。结果表明，该系统能有效地对自来水厂进行自动控制，可靠性高，值得推广应用。

关键词：自来水厂；PLC；自动控制系统；通讯能力

中图分类号：TP273 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.096

随着我国社会经济的快速发展及城市化进程的不断加快，社会对自来水厂的要求越来越高，人们对自来水厂的高要求与自来水厂落后的供水能力的矛盾日益加剧。因此，必须引进现代化技术，构造安全、高效、高质量的自来水厂自动控制系统，从而提高自来水厂的生产效率和质量。而PLC自动控制系统具有操作简单、适用性强、可靠性高等优点，在自来水厂中的应用越来越广泛。

1 西门子S7-200介绍

在各种场合的检测、控制及监测自动化系统中，多数都应用了西门子S7-200。由于其具有强大的功能，使其无论是在网络中，还是在独立运行中，都能实现复杂控制功能。具体而言，S7-200的可靠性高、指令集丰富、易于掌握、操作便捷、内置集成功能丰富、通讯能力强、扩展模块丰富。因此，S7-200具有较高的性价比。

S7-200在自动化系统中发挥了巨大的作用，其作用对象包括继电器的简单控制和复杂的自动化控制。S7-200的应用领域广泛，包括与自动化控制相关的工业、民用设施。

2 自来水厂自动控制系统

某自来水厂自动供水系统采用西门子S7-200自动控制系统，由2台抽水泵、2台加压泵、1台加压泵、蓄水池、清水池和水塔等组成。通过各池中的水位传感器可控制相应的水泵，从而实现对居民的用水控制。

3 自动供水控制系统的组成

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。

3.1 PLC电气控制系统的应用

采用对泵的自动、手动通/断电的电气控制方式，可实现对系统的实时控制和信息向上位机的传送。

3.2 电动阀门控制系统的应用

对2台加压泵电动阀门的打开和关闭进行控制，从而实现自动控制和远程控制。

3.3 按钮操作系统的应用

在自动和手动控制两种工作方式的转换过程中，可通过手动按钮启动或停止任意一台泵。

3.4 上位机监控系统的应用

监控2台抽水泵和2台加压泵的状态，实时显示取水区、清水池、水塔的水位，并显示报警信息。

4 PLC控制系统的结构

对取水泵、水位传感器、加压泵、加药站等的信号进行采集和分析，并及时向上位机传送数据。PLC控制系统的结构框图如图1所示。

5 PLC自动控制系统设计

本系统采用德国西门子公司的S7-200及其STEP7/WNI软件作为系统的硬件设备和软件设备。S7-200提供了良好的开发平台和大量的参考资料，因此，可有效控制取水泵、水位传感器、加压站、加药站的信号传输，并及时向上位机传送数据。系统控制流程如图2所示。

根据本系统的工作流程可得出以下5点对自来水控制系统的控制要求：①当取水区低于最低水位时，抽水泵将会自动停止并在操作台显示相应的水位标志，向上位机发出报警信号。②当清水池水位低于下限水位时，抽水泵开始抽水，并向清水池输水；根据相应的设定值启动加压泵，当清水池的水位高于上限位时，加压泵和抽水泵停止运行。③当水塔的水位低于下

限水位时，如果清水池的水位高于下限水位，则各加压泵会向水塔输水；如果水塔水位高于上限水位，则各加压泵会停止向水塔输水。④检测上位机系统的运行状态，及时发出报警信号，实时显示取水区、清水池、水塔的水位。⑤本系统的要求为运行安全、可靠，手动操作、自动操作方便可行。

6 自动控制系统的电路设计

从自动控制系统的要求出发，对系统设计提出了以下2点要求：①PLC无法正常运行时，可采取人工运行的方式；②采取人工运行的方式时，应保证供水正常。根据以上要求，可在采取手动控制时选用继电器控制的方式。

对于PLC控制系统而言，控制系统会受到电源的干扰，且在一些系统中存在大接触器、大电机等设备，这更易产生强烈的干扰信号。在本系统的设计过程中，PLC采取一次侧380 VAC的隔离变压器供电。

在自动控制系统中，可采用手动和自动两种控制方式，而这两种方式在系统运行过程中是不可同时采用的。因此，除了应在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，从而提高设计系统的可靠性。

7 上位机监控系统在控制系统中的应用

在充分运用上位机监控系统时，也为系统提供了一个良好的人机交互平台，可使设计人员更加直观地了解监控系统的运行情况，从而及时发现数据、系统设计中存在的问题。

对于控制系统中的报警系统设计而言，本控制系统主要对各观测点的水位变化报警，包括电机运动报警、上限位报警、下限位报警等。其工作原理为判断检测量的大小和变化速度，当检测量超出预定值后，系统便会发出报警信息，且信息会保存在数据库中。

8 结束语

综上所述，自来水厂是我国重要的基础设施之一，关系着人们的日常生活和国民经济的发展。因此，研究自来水厂的自动控制系统有十分重要的意义。在自来水厂的自动控制系统设计中，要科学、合理地制订设计方案，从而保证设计质量，提高水厂水质监控的时效性和准确性，促进PLC控制技术在自来水厂中的推广应用。

参考文献

[1]甘文兵.浅谈自来水厂PLC控制系统的设计[J].科技风，2015（13）.

[2]徐龙.PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用[J].山东工业技术，2013（11）.

〔编辑：张思楠〕