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自来水厂PLC自动控制系统的应用研究

作者：梁远锦

来源：《管理观察》2009年第35期

摘要:自来水厂的安全稳定运行对于城市经济生活有着重大影响。PLC控制设备凭借其稳定性、可靠性、性价比在自来水厂设备控制中占据了主导地位。全文首先分析了PLC的技术特点,随后描述了自来水生产过程和控制体系的总框架。随后介绍了PLC控制软件的实现过程。

关键词:PLC自动化控制自来水厂

自来水处理过程较为复杂,它是由处于不同地理位置的现场设备的运行,大量的现场数据采集和反馈处理系统综合而成。因此应用PLC自动控制系统,对取水泵站,加药加氯,公共冲洗,送水泵站等关键环节进行控制,有利于提高系统的性能、产率、可靠性,而且还可以增加系统的稳定性、降低操作成木、加快启动过程等。

1.PLC的特点

PLC即可编程控制器,它具有以下特点:编程方法简单易学,PLC中配备了易于接受和掌握的梯形图语言,梯形图语言的电路符号和表达方式与继电器电路原理图相当接近,只用PLC的20多条开关量逻辑控制指令就可以实现继电器的功能;硬件配套齐全,用户使用方便,PLC配有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户不必自己设计和制作硬件装置,另外PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线即可;通用性强,适应性强,由于PLC的系列化和模块化,硬件配置相当灵活,可以组成能满足各种控制要求的控制系统,硬件配置确定后,可以通过修改用户程序,方便快速的适应工艺条件的变化;可靠性高,抗干扰能力强,PLC用软件取代了继电器系统中容易出现故障的大量触电和接线,除此之外,PLC还采取了一系列抗干扰.提高可靠性的措施;系统的设计、安装、调试工作量少,PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少[1]。

2.PLC控制软件的实现

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2.1 PLC控制系统的I/0点数分布

结合自来水工程PLC自动控制系统结构图,可得:电气控制系统要求5个液位传感器分别检测两个水井液位,清水池液位、右岸生活水池液位和左岸生活水池液位;5个出水辅助电接点压力表来控制五台加压泵电动阀门的开启和检测五台加压泵电机运行是否正常,除此之外,电气控制系统还要求一些水泵电机运行指示灯和按钮等元器件。各元器件功能及所PLC输入输出点数不相同。如水水井液位变送器器,其模拟输入点数为2(模拟量为水井液位),加加药电机为1位(运行及指示命令)等。

2.2控制系统PLC和液位变送器的选型

由控制系统参数以及对PLC输入输出点数、性质的要求,以PLC控制系统设计原则,对控制系统的关键元器件:PLC、液位变送器和变送器传送屏蔽电缆线,进行必要的选型。由于类似元件生产厂家较多,因此选型时需要结合经济实力,水厂规模等实际情况。PLC以西门子产品较好,如s7-200手持编程器,模拟扩展模块等,选型时还需要对清水池液位变送器,清水池液位变送器,左右岸生活水池液位变送器等进行慎重选择。系统的其它各元器件,如:指示仪表、按扭、指示灯、继电器、接触器等等一般按以下要求选择:仪表指示类: 1-N(N代表水池)#水井液位指示、清水池液位指示、右岸生活水池液位指示、左岸生活水池液位指示、右岸生活用水流量指示、左岸生活用水流量指示;运行信号灯类:包括电源指示、运行模式指示、水井抽水指示、搅拌机运行指示、消毒剂添加指示、加压泵运行指示、电动阀门运行指示;手动指令开关类,如转换开关、旋钮开关、电源空气或自动开关、运行模式指令、水井抽水指令、搅拌指令、消毒剂添加指令、加压泵指令、电动阀指令等。 2.3 PLC设计

系统设计目标是:上位机监控系统提供一个友好的人机交互平台、作为工作人员方便直观的监控系统的运行情况。包括以下功能:各个监测点水位变化的实时状况;各个电机的运行情况;各条管路的状况;历史水位变化的查询,历史报警信息的查询,电机历史运行状况的查询。主要包括:(一)系统电路设计。考虑到PLC控制系统的可靠性问题,电源是控制系统引入干扰的主要途径之一,特别是对于系统中存在大接触器、大电机等的场合,更易引入干扰信号。在系统设计过程中,采用了隔离变压器对PLC供电,并在一次侧采用380VAC供电。对系统中,要求有常用和备用、手动和自动两种运行状态不容许同时运行,由连锁可靠性要求,除了在PLC内部进行软件连锁外,同时还利用接触器的辅助触点进行了必要的电气连锁,以提高系统的可靠性。从系统要求出发,系统要求在PLC不能正常工作时,能够利用手动按扭,进行正常供水控制,故在系统设计时,对手动控制没有采用PLC控制,而是采用继电器触点控制。系统电动阀控制器,由电动阀生产厂家配套生产,在此只对其进行改装,以实现远程控制。(二)数据采集定义。运行数据库提供的AI/AO/AR/DI/DO/DR六种外部变量,与设备数据表进行各种方式的数据交换,运行数据库还提供了三种内部中间变VA/VD/VT可以不加限制的使用,用途如下:VA——内部模拟变量,可以存储一个模拟数据;VD——内部开关变量,可以存储一个开关状态;VT——内部文本变量,可以存储一个文本字符串。(三)组态软件的实现。首先需要安装驱动程序。FameView提供了许多通讯驱

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动程序与各种控制设备进行数据交换:要使用某个驱动程序,必须要进行安装,才能被工程使用,可以同时安装多种驱动程序;每种驱动程序都有一个独立的、与众不同名称来标识自己。 结论

利用工业计算机和PLC 抗干扰能力强、组网方便、适用于工业现场的持点,在上位机能实现对全厂生产设备的控制和工艺参数的设置、调整与监测。它基本满足自来水厂的基本需求,整个方案简单,实用,经济可靠。◆

参考文献:

[1]谢卓健. MB80 PLC在彭水水电厂自动化系统中的应用[J]. 湖北水力发电.2009(4) [2]王开春. PLC在自来水厂自动化系统中的应用[J].水利电力.2008(8)