PLC與壓力變送器在濾池改造的應(yīng)用
摘 要
本文主要介紹PLC和壓力變送器在濾池改造中的應(yīng)用，其中包括系統(tǒng)的工作原理的介紹和對(duì)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的介紹以及對(duì)系統(tǒng)調(diào)試及操作方法的介紹，并給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的正常工作參數(shù)及電路圖，對(duì)濾池進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了恒水位過濾的目的，提高系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)化程度。
關(guān)鍵詞：PLC、壓力變送器、恒水位、濾池改造
作為佛山市順德區(qū)水務(wù)局的下屬單位，沙灣水廠承擔(dān)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(jì)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(dòng)閥來控制，閥門開度的大小完全憑操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)常會(huì)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(fèi)。濾池出水閥門需要比較頻繁調(diào)節(jié)，經(jīng)常會(huì)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(huì)更高，從而增加了維修工作量及維修費(fèi)用，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。綜上所述，為了節(jié)約能源和人力、物力需要對(duì)濾池系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，我利用在技師學(xué)院培訓(xùn)中心學(xué)習(xí)的知識(shí)，利用PLC和壓力變送器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)了沙灣水廠濾池的恒水位過濾，提高了自動(dòng)化程度，有效的降低了維修費(fèi)用，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
1、進(jìn)出水閥門的開度大小
進(jìn)水閥門開度比出水閥門開度要大，濾池會(huì)出現(xiàn)溢流；出水閥門開度比進(jìn)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(tái)水泵，因此即使操作人員將進(jìn)出水閥門調(diào)節(jié)平衡，但因流量的變化也會(huì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)水閥根據(jù)濾池水位高低控制閥門的開度，濾池水位高進(jìn)水閥門開度減小，水位低時(shí)閥門開大，可以實(shí)現(xiàn)恒水位過濾。但當(dāng)濾池濾料所含雜質(zhì)過多時(shí)，濾池濾速過慢水位升高到一定水位時(shí)進(jìn)水閥全關(guān)，沉淀池就有溢流的可能。如果采用進(jìn)水閥和出水閥同時(shí)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?yàn)橐环矫嬖黾恿讼到y(tǒng)的投資費(fèi)用，另一方面控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要復(fù)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。
1、設(shè)計(jì)方案選擇
方案一：用單片機(jī)與壓力變送器及轉(zhuǎn)換模塊對(duì)濾池進(jìn)行恒水位的控制方法。單片機(jī)具有控制功能強(qiáng)、功耗小、編程靈活的特點(diǎn)；采用8051單片機(jī)為主，輔以LM324線性運(yùn)放集成電路、ADC
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(duì)濾池進(jìn)行恒水位的控制方法�？删幊淌枪I(yè)自動(dòng)控制的首先產(chǎn)品，具有極高的可靠性，抗干擾能力強(qiáng)能經(jīng)受惡劣的環(huán)境考驗(yàn)；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(jī)控制，單片機(jī)雖然具有控制功能強(qiáng)，成本低、體積小、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，但控制柜安裝在濾池現(xiàn)場(chǎng)，工作環(huán)境比較惡劣，電磁干擾較大。由于單片
機(jī)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(yùn)
行不穩(wěn)定，再加上單片機(jī)輸出工作電壓較低需要外加驅(qū)動(dòng)器控制執(zhí)行元件從而增
加了接觸點(diǎn)的故障率；采用PLC控制，PLC價(jià)格比單片機(jī)要貴，適用于惡劣的工作環(huán)境、抗干擾能力強(qiáng)，編程方便可現(xiàn)場(chǎng)修改參數(shù)和直接控制執(zhí)行元件等多方面優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過大家多次討論和對(duì)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(jià)格要比單片機(jī)控制方案投資貴的多，但考慮到系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性和今后的擴(kuò)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(jì)的技術(shù)要求
1、本次改造是針對(duì)沙灣水廠濾池控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，內(nèi)容包括如下四點(diǎn)：
（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(gè)FX1N-40MR進(jìn)行控制。
（3）濾池壓力變送器、高低水位計(jì)及顯示儀表的設(shè)計(jì)。
（4）濾池就地控制柜的設(shè)計(jì)。
2、本次改造要達(dá)到的目標(biāo)為：
（1）要有自動(dòng)、停止、手動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。
（2）濾池處在自動(dòng)控制方式下時(shí)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)出水閥門開度以實(shí)現(xiàn)恒水位過濾。
（3）當(dāng)濾池處在手動(dòng)控制方式下時(shí)，操作員可在就地操作柜手動(dòng)調(diào)節(jié)出水閥門的開度實(shí)現(xiàn)過濾，可控制各設(shè)備開關(guān)的。