PLC控制技術在學校供水系統(tǒng)改造中的應用

楊正強

摘 要：隨著學校規(guī)模的不斷擴大，在校師生數(shù)量越來越多，日常用水量也隨之增加，原有供水系統(tǒng)已無法滿足日常用水需求，因此，有必要對現(xiàn)有供水系統(tǒng)進行改造升級。研究發(fā)現(xiàn)，在學校供水系統(tǒng)改造中引入PLC控制理論和相關技術能夠輕松實現(xiàn)改造目標。鑒于此，在分析PLC控制技術和恒壓供水控制原理的基礎上，深入分析了PLC控制技術在學校供水系統(tǒng)改造中的應用效果。

關鍵詞：PLC控制技術；學校；供水系統(tǒng)；網絡結構

中圖分類號：TU991.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.146

構建資源節(jié)約型社會、合理保護水資源是當前環(huán)境保護的一項艱巨任務。學校作為教書育人的主要陣地，更要起模范帶頭作用，積極加快供水系統(tǒng)改造，盡快建成資源友好型供水系統(tǒng)。與其他供水區(qū)域相比，學校用水時間比較集中，日常用水量變化較大。原有供水系統(tǒng)運行成本高、可靠性低、水資源浪費現(xiàn)象嚴重。這就需要在供水系統(tǒng)改造中引入更加成熟、先進的PLC控制技術。應用PLC控制技術優(yōu)化供水系統(tǒng)的運行方式，保證在管網流量劇烈變化時依然能夠保持穩(wěn)定的水壓，從而實現(xiàn)高品質的生活供水。

1 學校供水系統(tǒng)改造要求

學校供水系統(tǒng)的改造需要結合實際供水特點進行。不同時間、不同區(qū)域的用水量存在明顯差異，比如在上課時間，學校用水集中在辦公樓和教學樓；而在課外時間，用水則集中在學生宿舍和教職工宿舍。供水系統(tǒng)改造應當以經濟、合理為原則，最大限度地滿足學校不斷增長的用水需求。傳統(tǒng)供水系統(tǒng)所使用的水塔和水箱等供水設備不僅給屋頂帶來了巨大的負擔，而且建筑設計難度大、投資周期長，因此，可以考慮采用水塔供水和管網恒壓供水相結合的供水方式。在供水總管上應設置壓力傳感器，保證供水系統(tǒng)能夠隨時識別總管的供水情況，確保出口總管的運行始終處于合理狀態(tài)，從而達到節(jié)約水資源的目的。另外，水塔控制系統(tǒng)還應當具有自動開啟、閉合電磁閥門，監(jiān)測水塔水位的功能。在水泵工作過程中，PLC控制系統(tǒng)應當能夠通過變頻與工頻之間的有效轉換實現(xiàn)恒壓供水。用PLC控制系統(tǒng)取代原有的供水水塔，可以有效實現(xiàn)上述改造目標，保證恒壓供水。PLC控制變頻器和繼電器恒壓供水系統(tǒng)如圖1所示。

2 PLC控制技術的應用優(yōu)勢

PLC控制技術具有編程簡單、使用靈活、抗干擾能力強等特點，能夠極大地滿足學校供水系統(tǒng)的改造要求，輕松實現(xiàn)供水系統(tǒng)的自動化控制。PLC最早源于20世紀60年代，是在可編程邏輯控制器理論的基礎上逐漸發(fā)展和完善起來的。隨著計算機技術和通信技術的不斷發(fā)展，PLC逐漸取代了傳統(tǒng)的繼電控制裝置，并在各行各業(yè)得到了廣泛的應用。PLC控制技術能夠執(zhí)行邏輯運算指令，在供水系統(tǒng)中引入該技術，能夠通過數(shù)據操作控制各個供水設備，從而滿足預先編制程序所要表達的工藝要求。PLC控制設備作為嵌入式控制器，有別于一般的嵌入式控制器，其可靠性和穩(wěn)定性更高，可最大限度地滿足用戶的需求。在學校供水系統(tǒng)改造中使用PLC控制器，可以根據學校的供水特點實現(xiàn)運行控制，從而達到既定的改造要求。

3 PLC自動供水系統(tǒng)特點和網絡結構

3.1 PLC自動供水系統(tǒng)特點

在學校供水系統(tǒng)改造中引入PLC控制技術后，可實現(xiàn)現(xiàn)場級和控制級結構的有效組合。PLC自動供水系統(tǒng)結構一般為S7系列的PLC網絡結構，具體如圖2所示。

S7系列的PLC網絡結構主要具有以下特點：①實時性高。該網絡結構采用S7模塊和自動監(jiān)控軟件，能夠輕松完成數(shù)據采集工作，為系統(tǒng)運行提供各種可靠信息。②可靠性高。S7系列的PLC系統(tǒng)程序采用E2PROM，可連續(xù)幾萬小時無故障運行。與常規(guī)控制模式相比，可靠性更高。③安全性高。S7系列的PLC控制系統(tǒng)是一種典型的分層網絡結構。這種網絡結構的一個顯著特點就是安全性高，即使某個泵站出現(xiàn)運行故障，也不會影響其他設備的正常運行，從而保證整個供水系統(tǒng)通信的持續(xù)性。④可擴展性高。S7系列的PLC網絡結構極大地滿足了“適度超前”的需求，具有較廣的擴展空間。隨著管理要求的不斷細化，供水管理系統(tǒng)將收錄越來越多的數(shù)據，當數(shù)據量增加時，只要增加監(jiān)控軟件的變量或地址，即可輕松創(chuàng)設更多的預留數(shù)據量空間，保證數(shù)據的正常涌入。

3.2 PLC自動供水系統(tǒng)的網絡結構

PLC自動供水系統(tǒng)的網絡結構主要分為現(xiàn)場監(jiān)控和狀態(tài)監(jiān)控兩大部分。在高壓泵站設置現(xiàn)場控制點可以實現(xiàn)無人值守，只需要安排一名巡檢人員進行定期巡檢即可。如果學校規(guī)模較大，可以設置多個現(xiàn)場監(jiān)控點，從而實現(xiàn)對各個區(qū)域數(shù)據參數(shù)的采集工作。同時，加強設備整體控制，保證一個監(jiān)控點出現(xiàn)故障而不會影響其他區(qū)域系統(tǒng)監(jiān)控工作的正常進行。在學校供水系統(tǒng)調度室設置監(jiān)控站，能夠對學校區(qū)域內的供水狀態(tài)進行全天候監(jiān)測，且將通信光纖與計算機連接，實時監(jiān)測供水設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備故障，從而保證持續(xù)、穩(wěn)定供水。

4 在學校供水系統(tǒng)改造中的應用效果

為了滿足學校供水系統(tǒng)的改造要求，在設計開發(fā)中引入了PLC控制技術。改造升級之后的PLC自動供水系統(tǒng)有效克服了傳統(tǒng)水塔供水方式的諸多缺點，比如可靠性差、自動化水平低、運行成本高等，實現(xiàn)了全天候不間斷恒壓供水，在保證學校師生正常用水的基礎上實現(xiàn)了高效、節(jié)能供水，從而取得了良好的應用效果。在硬件設備改造升級方面，PLC自動供水系統(tǒng)無需新建水池，投資少、節(jié)能效果顯著。據統(tǒng)計，采用PLC控制技術進行系統(tǒng)改造升級可節(jié)約50%的建設成本，而且供水壓力主要來自自來水管網，與其他供水系統(tǒng)相比，可節(jié)約20%～40%的電能。具體分析，在學校供水系統(tǒng)改造中引入PLC控制技術后，實現(xiàn)了高壓泵站的自動化控制，操作更加簡便，避免了高壓泵高負荷開停對工作人員和設備的負面影響。各個現(xiàn)場控制點和監(jiān)控點可以在無人巡視的情況下實現(xiàn)自動配泵，從而達到最優(yōu)資源配置，使設備工作效率提升了10%.PLC控制技術的應用實現(xiàn)了供水系統(tǒng)各個設備運行的遠程實時監(jiān)控，確保工作人員能夠全方位監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備故障問題并采取相應的處理措施，保證了在校師生的持續(xù)用水。此外，PLC控制技術在供水系統(tǒng)改造中的應用，從根本上解決了學校擴建中供水能力不足的問題，實現(xiàn)了全自動恒壓供水，進一步提高了學校供水系統(tǒng)的管理水平，使學校供水系統(tǒng)逐漸向著高效率、低能耗的方向發(fā)展。

5 結束語

本文主要探討了PLC控制技術在學校供水系統(tǒng)改造中的應用效果。研究發(fā)現(xiàn)，在供水系統(tǒng)改造中引入PLC控制技術后，可實現(xiàn)恒壓供水和日常供水的自動化控制，從而進一步提高了學校供水的穩(wěn)定性，有效降低了供水能耗，節(jié)資、節(jié)能效果顯著，同時滿足了在校師生的用水需求。綜上可知，PLC控制技術在學校供水系統(tǒng)改造中的應用效果顯著，值得進一步推廣和應用。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕