基于PLC的自来水厂配水池水位自动控制系统设计.docx

基于PLC的自来水厂配水池水位自动控制系统设计

内容摘要

本设计从解决短期之内无法进行彻底改造的自来水公司主城区某水厂配水池系统供水能力不足的问题出发，设计出了基于可编程控制器（PLC）的配水池水位自动控制系统，通过在高、低区配水池之间增设补水泵、在低区配水池增设进水调节电磁阀，和设计配水池水位自动控制程序，达到配水池水位自动控制的目的，满足用户在用水高峰期时的使用需求，保证供水安全、稳定的同时，节省巨大的投资成本，本设计控制思路清晰，达到了预期的控制效果。

关键词：PLC；水池水位；自动控制

目录

TOC\o1-3\h\z\u

内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外可编程控制器在自来水厂自动控制的发展现状 4

1.2.2我国可编程控制器在自来水厂自动控制的发展现状 4

1.3本文的主要内容 5

2可编程控制器简介 5

2.1可编程控制器的定义和特点 5

2.2可编程控制器的结构 8

2.3可编程控制器的工作原理 9

3基于可编程控制器的水池水位自动控制系统设计与实现 11

3.1系统控制要求 11

3.2可编程控制器的选型 13

3.3I/O点及地址分配 15

3.4电气控制系统原理图 16

4系统控制程序的设计 17

4.1系统控制流程图 17

4.2控制程序的设计 18

5结论 24

1绪论

1.1课题的背景及意义

自来水厂的配水池具有高峰供水，低峰储水的功能，自来水公司主城区某水厂配水站始建于1914年，有高区（位）、中区（位）、低区（位）配水池各一座，肩负着直接向用户供水的任务。近年来随着城市规模不断扩大，用水需求量不断增加，区域供水不均衡，该配水站高区配水池承载的用户急剧增多，导致用水高峰期时高区水池水位下降的较快，如果高区用户继续增多，恐高区配水池难以保证在安全水位运行，原来的供水能力不能满足用水要求，故需着眼考虑这一问题。如考虑以配水池增容来解决，一方面水池改扩建工期较长，影响供水区域太大，停水、降压时间太长将会对生产、生活造成较大影响，不利于社会稳定；另一方面配水池改扩建投资成本较高，公司经济负担较重，故水池改扩建难度较大，近期来看不具有可操作性。如考虑从其他区域调配水源来解决，则需要重新铺设管道，投资大、工期长，不是最佳解决方案。而配水站内的低区水池容量大，城区动迁完成后，目前承载的用户偏少，如果采用用水高峰期由低区配水池给高区配水池补水，保证高区配水池在设定的水位上、下限运行，满足其供水能力的方案，不仅施工简单，不用停水，而且可以节省投资，同时低区配水池的供水能力也可以保证，方案具有可行性。

本设计在低区与高区配水池之间增加一台补水泵，同时在低区配水池的一根进水管手动阀门前端（水流方向）加装一台电磁阀，起到调节低区水位的作用，并利用可编程控制器S7200（CPU224），以水位为被控制量，通过PLC编程自动控制电磁阀开关和水泵启停，以保证实现高、低区配水池水位在设定的上、下限之间变化，同时，程序可以自动测量水位并具有报警功能。在满足低区配水池水位高于其设定水位下限值，且高区配水池水位没有达到其设定水位下限的条件下，补水泵启动运行，向高区配水池补水，使其达到要求的水位变动范围内。用水低峰期，随着用水量减少，当高区水池达到设定的水位上限时，水泵停止运行。程序可以循环执行。控制系统始终保持水池水位在设定的上、下限之间变化，以满足供水要求。该系统采用PLC实现自动控制，相较于由值班人员靠观察水位手动操作水泵启、停和阀门开、关的工作方式，大大降低了值班人员的劳动强度。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外可编程控制器在自来水厂自动控制的发展现状

世界上一些发达国家在70年代时就已经对给水系统的自动控制展开了科研与应用，特别是在进入80年代后，随着计算机和微型电子控制系统等高端技术的快速发展和广泛应用，以及水工业中各种参数的检测仪表的出现与设备精度的不断提高，必然促使了自动控制技术在供水行业中有了更大的应用前景。一些发达国家的经济和技术发展较快，技术逐渐成熟，加之人力成本较高，供水系统中能减少人力成本的自动监控手段已被广泛接受，欧美发达国家的很多城市自来水厂都已采用计算机采集记录数据并控制运行过程，甚至能够可在现场无人情况下进行全自动运行的控制模式。国外应用可编程控制器在自来水厂自动控制系统方面成熟可靠，供水控制技术先进。在发达国家和地区（主要是西欧和北美），激烈的竞争和用户对水质本身的高要求促使自来水行业通过加强生产自动