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基于plc控制的自动供水系统的设计 plc自动灌溉系统设计篇一

关键词：自动控制 冗余plc 自动控制系统

随着国家煤矿工业的发展,井下排水系统作为矿山的六大系统之一，承担着排除井下积水的重要任务。井下排水自动控制系统的技术性能，直接影响着煤矿生产的安全运行。在传统的井下排水控制系统中，一般采用继电器或者plc控制的方法，不具有冗余控制的功能，一旦plc发生故障或者外围硬件出现问题，严重影响整个煤矿企业的安全性能。因此，本文设计了冗余型井下自动排水系统，实现了冗余控制，有效地保证系统的稳定性。系统总体设计结构

基于冗余plc的井下排水自动控制系统结构如图1所示。

图1 基于冗余plc的井下排水自动控制系统结构

该系统采用s7-400h冗余系统plc，一套plc系统正常运行，另一套plc系统同步运行。当其中一套plc出现故障时，同步地切换到另一套plc系统，实现了plc系统切换的快速性，保证了硬件和软件的冗余，提高系统的安全运行效率。整个冗余系统采用工业以太网通讯，将水泵机组子模块et200中的检测信号(电动阀门、水泵运行状态、电机电压、电流、温度、流量、液位等)通过以太网传输到冗余控制箱，在井下通过显示操作台控制和监控排水系统的工作状况，可通过光纤网络将数据传输到地面的调度室上位机，实现排水系统的远程控制功能。系统硬件设计

基于冗余plc 的井下排水自动控制系统硬件结构如图2所示。

图2 硬件系统结构

排水自动控制系统硬件部分由冗余plc、触摸屏、上位机、交换机、检测传感器等组成。其中冗余系统的i/o输入量：水泵工作方式、启停信号、控制方式、主副真空泵的选择、真空泵的启停、急停、复位、液位开关、排水闸阀、电磁阀的到位信号等;i/o输出量：水泵的启动停止信号、故障指示、水泵运行指示、水位超限指示、排水闸阀和电磁阀开关控制信号等;模拟量输入信号：出水口正压力、水泵吸水口负压力、电机电压、电流、水泵轴温、电机轴温、管路流量、水位等。触摸屏采用西门子公司生产的mp277，通过以太网与冗余s7-400通讯，当一套plc系统发生故障时，触摸屏自动切换到另一套plc系统，保证与触摸屏的正常通讯。系统软件设计

冗余plc的排水系统软件程序有冗余切换子程序、避峰就谷子程序、模拟量采集子程序、水泵启停子程序和故障检测子程序组成。冗余切换程序完成对plc通讯系统的检测，当主plc发生故障，程序自动切换到备用系统;避峰就谷子程序根据用电部门提供的不同时间段的电价和数字液位开关的信号自动控制水泵的启停数量;模拟量采集完成对电机参数、水泵进水出水压力、液位、温度等的检测;故障检测程序完成对电机温度、水位报警等的检测;水泵的自动启停有水仓的液位完成，控制流程如图3所示。

图3 水泵自动控制流程

排水泵房控制系统上位机监控软件采用组态王6.55软件进行开发，电机参数、水泵的启停状态、通讯状态、压力、流量、液位等数据，展现在上位机上，实现井下排水系统的远程控制。排水自动化集控系统监控画面如图4所示。

图4 排水自动化集控系统监控画面结语

基于冗余plc 的井下排水自动控制系统采用完善的硬件和软件思想实现了电机参数、压力、温度、液位、水泵启停状态、工作方式等功能，完全满足煤矿安全生产的要求。实际应用表明，设计的排水自动控制系统安全可靠，故障处理容易，维护简单，大大提高了排水系统的安全性、可靠性，完善了排水系统的控制功能，具有一定的实际意义。

参考文献：

[1]王华东,李世光,高正中.基于 plc 和 wincc 的井下泵房监控系统[j].工矿自动化，2007(6):51-52.[2]吴同性.基于plc 及以太环网平台的井下中央泵房自动化系统设计[j].煤炭技术,2010(5):45-46.[3]谢苗苗,李华龙.基于lpc2292的煤矿井下排水分站设计[j].煤矿机械,2011(5): 227-228.[4]谭国俊,韩耀飞,熊树.基于plc的中央泵房自动化设计[j].工矿自动化，2006(2):48-50.

基于plc控制的自动供水系统的设计 plc自动灌溉系统设计篇二

泵站的集水井自动化排水方案预设

1.1 集水井机械自动化排水方案设计

在针对泵站的集水井机械化设计过程中，保证工作能够有序进行的根本因素就是感应探头，三个探头主要的作用就是为了确定水位，进而完成排水的控制，在适当的水位时能够及时的停止工作，或者做到及时的排水。

当水位降低到一定的程度以后，就会触发另外的感应探头，从而能够做到及时的电源断开，这样就能够及时的断开排水装置。而当水位重新回到上面位置的时候，就会触发最上面的探头，同理自动打开继电器就可以开通水泵进行排水处理，进而保障整体的水位。而在进行自动化处理的过程中我们也需要考虑到各闸刀开关方面的水位处理，通过继电器进行自动控制，这样也能够在保证控制结构的合理性同时保证其安全性。

1.2 泵站集水井的电子自动排水

在进行泵站的集水井的传感器安装过程中，因要考虑到水位的关系，所以在针对传感器进行低水位的处理过程中，若启动排水泵就需要对不同水位进行检测。在进行排水作业时，运用单片机进行水位检测，带动传感器元件的同时，保持电气继电器连接。当电磁继电器闭合的时候，是能够有效的保障其单片机的问题检测的，而排水泵方面，也能够有效完成相应的停水和排水功能。

1.3 泵站的集水井自动化排水设计

机械自动化的排水装置在通过电子自动排水装置进行接触器方面的交流处理过程中，就需要针对触点进行相应的排水设置，而在进行这一问题的处理预案中，也需要针对不同的水位问题进行排水方面的设计，在达到完美结合的同时，能够有效的完成排水系统的任务。当我们完成机械自动排水系统的信息进行感应设计之后，仍需要对开关进行相应的功能检测。只有确保其单片机能够有效的保证信息的精确有效，才能够更为有效的完成相应的通讯作业。泵站集水井自动排水系统的可靠分析

我们在运用集水井的自动控制系统过程中，主要的自动化机械就是将不同的水位信号进行处理，从而完成集水井的自动排水。这也是一种相互转化的有效措施手段，是能够保证两方可靠性的。在进行自动控制系统的安全运行中，需考虑到运行过程中的可靠性进行分析。当机械自动化出现一定的故障以后，就可能导致自动排水系统出现失灵。我们根据机械自动化的供水逻辑供电图，针对可能引发的故障进行相应的排查，其主要针对的是依靠单片机功能进行自动排水装置的故障检测，在有效避免机电故障问题的同时，能够有效的处理其运行中发生的各种现实故障。而当单片机的电子系统出现了故障以后，若是能够做好自动排水装置方面的失灵控制，那么也是可以通过电子继电器进行吸合，保障单片机的正常运行。在进行集水井的自动化控制过程中，当机械和电子系统的任意一处出现故障以后，都可以通过信息进行汇总，通过单片机的信息系统接口进行信息调度，通过调度内容进行故障方面的排查，这样对于整体的运行方面，都能够很好的完成相应的控制。而这也是提高系统可靠性的一项基本设施要求。集水井自动化处理措施

在进行泵站的集水井自动化处理过程中，若出现了预案以外的事故问题，那么如何才能有效的完成相应的处理，就出现了一定的技术需求。我们在针对集水井的自动排水技术应用方面，主要还是针对其汇水位置的水位研究，利用感应器进行的水位定位，从而确定排水或者停止排水。

我们根据泵站的集水井特点进行设计，主要还是针对其中可能出现的一些特殊问题进行的预应力处理，在结构上也能够更有效的完成相应的基础建设。这对于保证集水处理方面都能够更为有效的保证系统的安全。而我们在进行防护的过程中，也主要针对的是整体系统没有出现故障时，针对隐患问题的处理方式。这里我们针对在进行此类建设方面的应急处理手段进行讨论。

泵站往往处于管槽地下水位较高的位置，而管道长期浸泡在水中，所以在长时间的浸泡之后，就可能导致管道的锈蚀，当液压过大的时候，就可能导致爆管。而这些问题通过单片机进行检测是很难检测出来的。因为单片机仅仅是针对系统上面的检测，对于这方面的硬件质量方面是很难完成安全检测的。

在针对集水地质方面的处理，我们主要是确保其系统的建设过程中，能够应对泵站的各项基本工作需求。同时针对自动降排技术进行改进。在针对不同季节进行水位处理，也应做到防冻伤，这样能够提供设施安全。最后我们针对管理方面，根据当地的环境因素和人员分配任务上加强管理制度，这样在有效的防止锈蚀、冻伤等方面做到有效的防护以后，能够确保整体系统的安全使用同时，也能够更好的完善系统的可靠性运行。而这也是我们针对集水井自动化优化设计的最主要目的。结束语

泵站的集水井在进行自动化控制系统设计过程中，主要的目的还是要保障工作的安全运行。如果在进行作业时，不能够及时的减少对主体结构的影响，那么就可能导致整体的自动化管理出现紊乱。基于这些，我们在进行可靠性分析方面，也需要针对其中的各重大问题进行相应的要求，通过分析可以明显的找出自动化建设过程中的主要问题，从而完善在有人值守或者无人值守的过程中，系统的安全有效运行。

基于plc控制的自动供水系统的设计 plc自动灌溉系统设计篇三

成都电子高专毕业设计

题 目：

plc水塔水位控制及应用系统设计

专业班级 ：

t09421数控班 姓 名 ：

张杰

学号：

指导教师姓名：山本一夫

2011年10月11日

基于plc控制的自动供水系统的设计 plc自动灌溉系统设计篇四

摘要：自来水厂投药间控制是自来水质量控制的重要环节，该环节通过对自来水进行化学处理，以此来保证自来水正常使用，文章对其设计研究进行分析。

关键词：自来水；投药；设计控制系统

前言

水是我们生活中不可或缺的必备品，而能够供人类饮用的洁净的自来水更是人类赖以生存的保障。如果想要城市建设正常发展，首先要保证城市供水系统的稳定运行。根据国家的相关规定，不同用途的水在各个方面有不同的标准。随着近几年污染的加剧，国家对饮用水的评价标准也不断变化，所以在对这些新标准的研究中逐步深入，从而带动了饮用水研究的新标准。

1自来水加工工艺阐述

自来水的处理过程大致可以分为以下四个方面：取水泵房、净水车间、送水泵房和脱水泵房。取水泵房的作用是将未经处理的水送进反应池准备开始净化：净水车间包括反应池、沉淀池、滤池、加氯加药间以及排泥系统，这一环节在整个净水处理系统中起着至关重要的作用，负责对水进行净化；送水泵房是将处理过后的达到标准的自来水送出去供用户使用；最后，脱水机房就是对废水的回收处理及再利用。虽然在处理过程中运用了大量的常规处理方法，比如：生物预处理工艺、深度处理工艺、膜处理工艺、富营养化原水的除藻技术等等，虽然初见成效，但远远不能达到标准所需，因此需要进一步更深的技术探索，这是一项任重而道远的任务，所以国内外相关专业人士都投入到进一步的研究中并加以实施。在自来水加工工艺中，投药间是一个化学处理车间，通过加入矾和氯对自来水进行化学处理。投药控制直接影响到自来水的物理、化学性质。

2投药间投矾系统

2.1沉淀阶段

这一环节的成败对自来水质量的好坏将产生直接影响，首先将药剂加入到原水中进行化学反应，该反应会生成矾水花，这时加入物理作用即剧烈搅拌，会使这些絮状物凝结成块。之后，由于重力作用这些絮状物会在反映池中与水分离开来。

2.2过滤阶段

沉淀阶段在混凝和沉淀的双重作用下会产生大量的颗粒杂质，紧接着进入过滤阶段，通过这一步骤，初步清除了一部分杂质，也处理掉了在沉淀阶段不易清除的更小的悬浮物质，从而使水质更加洁净，此过程在滤池中进行。另外，一些剩余的杂质会排放到排泥池以供脱水机房的回收再处理。最后，为了去除肉眼所看不到的水中的细菌、病毒等不易处理的微生物，需要加氯进行深加工。

2.3电搅拌阶段

首先，将矾剂和清水投入矾池中加以搅拌，由隔膜计量泵根据源水的流量按比例加到源水管道中，在混合槽中充分混合后进入折板反应池中充分反映，最后沉淀池中的排泥池机会除去由水中的杂质凝聚成的较大的颗粒物。投矾泵、伺服控制器等组成整个投矾系统。电搅拌机主要是对溶液进行搅拌并使其充分均匀混合，使加入的药与所需净化的水达到最大的接触面积，能够使药效充分发挥。计量泵可以用来运送药液并且可以计量药液的质量，在运输的过程中还可以根据实际情况的需要改变需要输送的流量，进行调节，此技术在净水领域被经常使用。提升泵可以运送废水、污水，同时又可以提升污水，在使用过程中非常方便。

2.4开度调节

以实际用水量为参考，通过控制器自动调节计量泵机组的开度，当水量增加时，加大开度，增加计量泵的冲程以减少投矾量，相反，如果水量减少，减少开度，减少计量泵的冲程以减少投矾量。在整个系统中，反应池、沉淀池和滤池中都需要加上排泥装置，污泥从这些池子中被排放到调节池，这都要根据不同工厂的具体情况而定排泥时间。排泥后，可以用污泥浓缩机和污泥切割机对污泥进行再处理，其中回收的水资源可以再次参加净化过程，而处理出来的污泥则可以输送出去作为其他用途。

3投矾系统注意事项

（1）想要控制混凝效果，必须要对原水浊度、待滤水浊度、混凝剂的流量等进项检测，可以通过先进的浊度仪和流量计来采集上述数据。

（2）在投矾过程中，系统为混凝和沉淀双闭环系统，内环控制混凝，外环控制浊度。混凝效果可以通过浊度仪来检测，如果浊度仪值越低，表示投矾效果为最佳，相反，同理可得。浊度是一种光学效应，是光线透过水层时受到阻碍的程度表示水层对于光线散射和吸收的能力。它不仅与悬浮物的含量有关，而且还与水中杂质的成分、颗粒大小、形状及其表面的反射性能有关。同时，浊度环在线沉淀池出水浊度，通过串级主控反馈回路，构成闭环反馈系统。通过高精度的双闭环控制，系统能够全自动的控制沉淀池出水浊度。如果是在不好的天气期间，浊度会增加，这时系统就会自动加大投矾量，保持最优的絮凝剂控制效果。隔膜计量泵是投泵系统的执行部件，计量泵由马达驱动，控制器控制开度，通过调节开度达到最佳的混凝和沉淀效果。

（3）手动、plc远程控制是投矾计量泵开度调节控制实现两种控制方式，手动方式顾名思义即通过人工方式调节来控制计量泵开度，plc远程控制即在接收到现场的浊度仪信号后，经其处理后输出控制信号实现对计量泵开度的调节，使浊度保持在一定范围内。

（4）现场手动、plc远程自动或者手动控制、现场自动是投泵系统计量泵速度调节控制实现的三种控制方式。

4投加氯控制系统

源水在经过混凝、沉淀、过滤后，水中大量的颗粒物已经被清理出去，但还是会有一定数量的微生物，包括对人身体有害的细菌、病毒等等，因此必须用比较彻底的消毒方法去除。通常使用的是目前国内普遍使用的加氯消毒法，也就是说把液氯气化成氯气后通过水射器加到水中，从而起到杀菌的目的。

4.1加氯系统作用

加氯系统主要是由氯瓶、自动切换阀、加氯机、水射器等组成。氯气通过管道，经过蒸发器后，再到加氯机里。同时加氯机的控制又是非常自由的，既可以手动调节，也可以自动控制。系统主要分为前加氯和后加氯两个部分，进行前加氯这一步骤的目的是杀死水中的青苔、氧化部分有机物等，同时降低亚硝酸盐的生成；后加氯的目的是杀死细菌等，保证水质的质量，抑制水中残留物的繁殖。

4.2投氯系统运行方式

投氯系统主要有两种方式：plc远程控制、现场手动。现场手动方式允许操作人员在现场控制柜操作旋钮来控制投加量。氯气瓶自动切换装置可以通过设定的既定程序实现自动控制的功能，同时，系统还设有漏氯自动吸收控制装置和漏氯检测仪，如果氯瓶中的漏氯超过一定数量，装置会自动启动，对氯气进行中和处理。

5结束语

自来水厂投药间控制是自来水质量控制至关重要的环节，通过加入矾和氯对自来水进行化学处理，实现自来水的原水利用和回收废水的再利用，投药控制也会直接影响到自来水的质量。通过现代先进的设备，可以努力促进以上实验系统的自动控制并使其成为可以为人民造福的重要自来水净化措施。

参考文献:

[1]刘晓梅，王彬.水厂管理自动投药系统的研究[j].现代营销（学苑版），2013，2：124.[2]汪晓.自来水厂投药间自动控制系统设计[j].广东科技，2012，15：113-114.[3]段宗杰，王国安.二氧化氯发生器在自来水厂的自动控制系统设计及应用[j].中国建设信息（水工业市场），2010，8：77+79.