基于PLC的城市给排水控制系统研究

胡银全　伍小兵　贺晓辉

摘 要：PLC有较高的可靠性、稳定性、适应性等性能以及具有编程简单、使用方便、性价比高、硬件配套齐全、抗干扰能力强和维修方便等优势，现已具有广阔的应用市场，在城市给排水系统中采用PLC就能实现自动化智能化双泵变频恒压控制以及用水量计费等功能，因此使用用前景广阔。本文简述了PLC、城市给排水系统，在此基础上研究了PLC在城市给排水控制系统中的应用，并给出了城市给排水系统中PLC的使用的设计，希望为我国城市给排水系统的设计提供参考资料。

关键词：城市给排水控制系统；可编程逻辑控制器；双泵变频

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.084

0 概述

PLC是 Programmable Logic Controller的缩写，翻译成汉语就是可编程逻辑控制器，是一种专门用于智能化工业控制的计算机。我国在1974年首次研制成功PLC，于1977年投入使用，经过几十年的发展，PLC已经适应了现代化工业的发展需求，也被各行业所采用。由于其具有较高的可靠性、稳定性、适应性等性能以及具有编程简单、使用方便、性价比高、硬件配套齐全、抗干扰能力强以及维修方便等优势，PLC现已具有广阔的应用市场。在实际应用中，由于可编程逻辑控制器能够适应各种复杂的环境，因此在城市给排水系统中采用可编程逻辑控制器就能实现自动化智能化双泵变频恒压控制以及用水量计费等功能。

1 城市给排水系统的组成

城市给排水系统主要包括给水系统和排水系统。城市给水系统主要由输水管渠、给水泵、给水箱、配水管网以及压力变送器和脉冲水表等构件组成，利用单泵变频、多台工频或变频的切换来控制供水尽量做到恒压供水同时设置程序利用脉冲式水表来自动计量用水量[1]。城市排水系统主要由排水管道、污水坑、排水泵以及液位传感器等构件组成，采用可编程逻辑控制器能够实现污水坑或污水箱的水位监测以及自动启停排水泵。

2 PLC在城市给排水系统的应用

2.1 在城市生活给水系统中的应用

可编程逻辑控制器用于城市给水系统主要是为了控制供水管道的压力，使其保持在一定范围内[2]，系统组成见图1。当供水管道的程序设定压力值低于给水泵所有的管道压力时，城市生活给水系统就进入单泵变频运行的工作状态，在此状态下，如果终端用户的用水量在不断增加，生活给水的水泵在PLC的调控下，工作频率将调整到50的工频，仍无法满足终端用户的用水要求，或输水管道的压力还低于设定值，PLC控制器将继续发出指令，使①生活给水水泵由单泵变频切换到工频运行状态，使②生活给水水泵由关闭状态切换到变频启动状态，在PLC控制器自动化智能化的调控下管道压力就能达到程序设定的供水管道压力值。

2.2 在城市排水系统中的应用

城市排水系统既要满足城市生产生活污水的排出还要满足城市雨水的排出，在城市排水系统中的使用PLC，根据城市多年的污水排放量以及雨水排放量估算出城市的排水量，然后利用程序设置PLC的控制器，在排水过程中实现雨水与污水分流排出，雨水的循环使用以及水位过高无法及时排出时的自动报警等 。

3 城市给排水系统中PLC的使用设计

3.1 恒压控制生活给水的设计

利用PLC的模拟量，采用控制算法PID程序进行编程，然后利用PLC控制器来控制变频器，使生活给水保持恒定压力。整个生活给水系统的编程都使用主程序调用模式，主程序通过如下步骤实现控制：首先启动变频恒压供水的主程序，然后启用给水计量程序、调取控制算法PID程序的初值、编写故障预警及报警程序；对水泵变频的频率初值进行赋值；启动并运行变频给水水泵，实现PID计算的恒压供水；智能控制变频与工频之间的转换。

3.2 给排水水表累计计量的设计

在城市给排水系统中通常采用脉冲式水表，在设计水表累计计量的程序时，将用水或排水量转换成水表开关的信号，然后通过转换电路将开关信号转换成脉冲信号，再将脉冲信号的输出端和PLC的输入端连接，最后通过PLC控制器内部的控件编程来完成水量的累计计量和水量信息的实时传递。

3.3 设计上位计算机的组态监控

在PLC上位机的组态监控中通常采用力控组态软件，该软件用计算机来采集数据、监控生产过程，然后基于收集的数据将系列检测设备和控制设备有机组合，构成符合用户使用需求的监控系统。除此之外，该软件还具备高度集成以及可视化的开发环境和使用面向用户的导航器以及工具箱。

4 结语

在PLC组态运行的过程中，利用控制程序不仅可以实时显示供水管道的压力、计量水表的累积数据、污水坑液位的高低数据以及控制阀门的开关状态，而且可以自动调节和切换2台供水泵的运行状态。以计算机作为上位机并在其中装载力控组态软件，以PLC作为下位机并安装编程编译软件。在城市的给排水控制系统中通过下位机来实现给水设备和排水设备全程自动化、智能化程序控制。上位机则利用PPI通信技术来采集设备运行的状态信息，输出集中监视信息和状态检测记录，从而实现城市生活给水的自动化双泵变频恒压控制以及用水量计费等功能，实用性很强，在城市的给排水系统中应广泛应用。

参考文献：

[1]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]陈中华.可编程序控制器与工业自动化系统[M].北京：机械工业出版社，2006.

基金项目：

1、院级项目 项目编号：KJB201509 项目名称：PLC技术的发展与应用研究；

2、市级教委科学技术研究项目 重庆市教委科学技术研究项目资助（KJ1503311） 项目名称：车载动力电池组管理系统研究