PLC與壓力變送器在濾池改造的應用

PLC與壓力變送器在濾池改造的應用

摘  要

本文主要介紹PLC和壓力變送器在濾池改造中的應用，其中包括系統(tǒng)的工作原理的介紹和對系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的介紹以及對系統(tǒng)調(diào)試及操作方法的介紹，并給出了系統(tǒng)運行中的正常工作參數(shù)及電路圖，對濾池進行技術(shù)改造，實現(xiàn)了恒水位過濾的目的，提高系統(tǒng)的可靠性和自動化程度。

關(guān)鍵詞：PLC、壓力變送器、恒水位、濾池改造

前   言

作為佛山市順德區(qū)水務局的下屬單位，沙灣水廠承擔著布吉等地區(qū)近100萬平方米、100萬人口的供水重任，城市供水是人民生活和生產(chǎn)建設(shè)不可缺少的物質(zhì)條件，也是城市國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。沙灣水廠籌建于1990年11月，安裝設(shè)備和技術(shù)都比較落后，濾池的出水閥門用電動閥來控制，閥門開度的大小完全憑操作人員的工作經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)，經(jīng)常會出現(xiàn)濾池濾速過快見到底或者濾池濾速過慢造成水位過高而溢流，造成不必要的水資源浪費。濾池出水閥門需要比較頻繁調(diào)節(jié)，經(jīng)常會出現(xiàn)閥門失靈、過位以及損壞等現(xiàn)象，加上設(shè)備陳舊故障率會更高，從而增加了維修工作量及維修費用，費時費力。綜上所述，為了節(jié)約能源和人力、物力需要對濾池系統(tǒng)進行技術(shù)改造，我利用在技師學院培訓中心學習的知識，利用PLC和壓力變送器等設(shè)備實現(xiàn)了沙灣水廠濾池的恒水位過濾，提高了自動化程度，有效的降低了維修費用，減輕了操作人員的勞動強度。

一  濾池出現(xiàn)濾干或溢流的主要原因

1、進出水閥門的開度大小

進水閥門開度比出水閥門開度要大，濾池會出現(xiàn)溢流；出水閥門開度比進水閥門開度大，濾池則出現(xiàn)濾干。

2、水泵流量的大小

水泵的流量不是恒定不變的，受多方面因數(shù)的影響（如電壓、轉(zhuǎn)速）加上根據(jù)用戶用水量需求的變化，需要多開或少開一臺水泵，因此即使操作人員將進出水閥門調(diào)節(jié)平衡，但因流量的變化也會出現(xiàn)濾干或溢流。

3、濾池的濾料所含的雜質(zhì)

比如操作人員將進出水閥門調(diào)節(jié)平衡，水泵的流量也基本保持不變，但由于水中的雜質(zhì)附在濾料中形成堵塞而出現(xiàn)溢流。

根據(jù)上述的原因解決方法是可使濾池恒水位過濾。如采用調(diào)節(jié)進水閥開度使濾池恒水位過濾這種方法，就是出水閥門開度不變，進水閥根據(jù)濾池水位高低控制閥門的開度，濾池水位高進水閥門開度減小，水位低時閥門開大，可以實現(xiàn)恒水位過濾。但當濾池濾料所含雜質(zhì)過多時，濾池濾速過慢水位升高到一定水位時進水閥全關(guān)，沉淀池就有溢流的可能。如果采用進水閥和出水閥同時調(diào)節(jié)控制使濾池恒水位過濾，經(jīng)過分析這種方法效果很好，由于考慮系統(tǒng)控制工藝要求不需要很高的要求，覺得沒有必要用，因為一方面增加了系統(tǒng)的投資費用，另一方面控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要復雜的多。因此，經(jīng)過大家的多次考慮覺得根據(jù)濾池水位高低調(diào)節(jié)出水閥門的開度大小使濾池恒水位過濾是比較理想的方法。

二 設(shè)計方案選擇與論證

1、設(shè)計方案選擇

經(jīng)過現(xiàn)場的多次觀察和分析對出現(xiàn)濾干或溢流的問題，可用根據(jù)濾池水位高低自動調(diào)節(jié)出水閥的開度解決這個問題，有兩種控制方案。

方案一：用單片機與壓力變送器及轉(zhuǎn)換模塊對濾池進行恒水位的控制方法。單片機具有控制功能強、功耗小、編程靈活的特點；采用8051單片機為主，輔以LM324線性運放集成電路、ADC0809A/D轉(zhuǎn)換電路、DAC0832D/A轉(zhuǎn)換電路和壓力變送器，并用兩組電源供電+5V和+15V。使濾池恒水位過濾。

方案二：用可編程邏輯控制器與壓力變送器及轉(zhuǎn)換模塊對濾池進行恒水位的控制方法?？删幊淌枪I(yè)自動控制的首先產(chǎn)品，具有極高的可靠性，抗干擾能力強能經(jīng)受惡劣的環(huán)境考驗；采用FX1N-40MR型可編程為主，以FX2N-4AD、FX2N-2DA、壓力變送器及24V的直流電源為輔，使濾池恒水位過濾。

2、方案分析比較

采用單片機控制，單片機雖然具有控制功能強，成本低、體積小、功耗小等優(yōu)點，但控制柜安裝在濾池現(xiàn)場，工作環(huán)境比較惡劣，電磁干擾較大。由于單片

機抗干擾能力低，雖然可以采取系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)，但工作環(huán)境惡劣仍怕系統(tǒng)運

行不穩(wěn)定，再加上單片機輸出工作電壓較低需要外加驅(qū)動器控制執(zhí)行元件從而增

加了接觸點的故障率；采用PLC控制，PLC價格比單片機要貴，適用于惡劣的工作環(huán)境、抗干擾能力強，編程方便可現(xiàn)場修改參數(shù)和直接控制執(zhí)行元件等多方面優(yōu)點。經(jīng)過大家多次討論和對各方案因數(shù)的綜合分析覺得雖然采用PLC的控制方案投資價格要比單片機控制方案投資貴的多，但考慮到系統(tǒng)長期運行的穩(wěn)定性和今后的擴展性，決定采用可編程邏輯控制器（PLC）控制方案。

三 濾池控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)要求

1、本次改造是針對沙灣水廠濾池控制系統(tǒng)而設(shè)計的，內(nèi)容包括如下四點：

（1）濾池的各閥門電氣控制回路。

（2）濾池及公共設(shè)備的PLC控制，每格濾池采用一個FX1N-40MR進行控制。

（3）濾池壓力變送器、高低水位計及顯示儀表的設(shè)計。

（4）濾池就地控制柜的設(shè)計。

2、本次改造要達到的目標為：

（1）要有自動、停止、手動轉(zhuǎn)換功能。

（2）濾池處在自動控制方式下時，可自動調(diào)節(jié)出水閥門開度以實現(xiàn)恒水位過濾。

（3）當濾池處在手動控制方式下時，操作員可在就地操作柜手動調(diào)節(jié)出水閥門的開度實現(xiàn)過濾，可控制各設(shè)備開關(guān)的。