基于無(wú)線(xiàn)通信的高位蓄水池水位遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉洋洋

本文針對(duì)遠(yuǎn)距離的水塔、山頂蓄水池等地形不便、距離較遠(yuǎn)、不宜鋪設(shè)線(xiàn)路的高位蓄水池水位的控制，設(shè)計(jì)了一種水位信號(hào)無(wú)線(xiàn)傳輸和基于三菱FX2N系列PLC控制水泵啟停的解決方案。

【關(guān)鍵詞】PLC 無(wú)線(xiàn)通信 水池水位

1 引言

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、百姓日常生活中，供水是一個(gè)繞不開(kāi)的需求。供水過(guò)程中，對(duì)水位的實(shí)施監(jiān)測(cè)，是保障供水安全的必要條件。在一些交通和地形不便，不宜鋪設(shè)線(xiàn)路或傳輸距離較遠(yuǎn)（如高山蓄水池水位監(jiān)測(cè)、江河水位監(jiān)測(cè)、引用水源地水位監(jiān)測(cè)、高位水塔水位監(jiān)測(cè)等）的水位監(jiān)控中，水位信號(hào)的無(wú)線(xiàn)傳輸控制就變得十分必要，基于這樣的現(xiàn)實(shí)需要，本文設(shè)計(jì)了一種基于PLC無(wú)線(xiàn)通信的高位蓄水池水位遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路

項(xiàng)目背景：山頂有一個(gè)圓形蓄水池，深8米，直徑10米，泵房位于山下，泵房距離山頂蓄水池2KM左右。

蓄水池分為3段，即有高中低3個(gè)水位，高水位為7米，中水位為4.5米，低水位為2米。水位的檢測(cè)通過(guò)液位開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，液位開(kāi)關(guān)與無(wú)線(xiàn)水位發(fā)射裝置連接，無(wú)線(xiàn)接收裝置與PLC連接，泵房控制室無(wú)線(xiàn)接收裝置收到發(fā)來(lái)的水位信號(hào)后，傳送給PLC，PLC經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，通過(guò)控制電路驅(qū)動(dòng)水泵啟停，使水位保持在一個(gè)合理的水平。

3 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

系統(tǒng)主要硬件設(shè)備有浮球式液位開(kāi)關(guān)、FX2N-32MR、水泵、接觸器、斷路器、西安達(dá)泰電子有限責(zé)任公司的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸器DTD110HEY-4等。

浮球式液位開(kāi)關(guān)采用電纜浮球液位開(kāi)關(guān)，它是利用重力與浮力的原理設(shè)計(jì)而成，當(dāng)浮球收液體浮力作用而隨液位上升或下降到與水平面約30度時(shí)及通過(guò)設(shè)置在體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)大容量微動(dòng)開(kāi)關(guān)輸出開(kāi)或關(guān)的信號(hào)。浮球個(gè)數(shù)為3個(gè)，重錘數(shù)量為3個(gè)，分別固定在蓄水池的高中低三個(gè)位置。

DTD110H通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，也適合于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)而且分散不便于挖溝布線(xiàn)等應(yīng)用場(chǎng)合，不需要編寫(xiě)程序，不需要布線(xiàn)。發(fā)射端提供4～16路開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入，接收端提供4～16路開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出。輸入信號(hào)是無(wú)源開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)或者0～24VDC電壓信號(hào)，輸出信號(hào)是OC門(mén)輸出，可以直接驅(qū)動(dòng)24VDC直流繼電器。DTD110H EY-4型號(hào)，單向傳輸，有4個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入端，4個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出端，成對(duì)使用。無(wú)線(xiàn)傳輸距離可達(dá)5千米。如圖1所示。

4 系統(tǒng)的工作原理

本系統(tǒng)設(shè)置三臺(tái)水泵，一臺(tái)備用泵，兩臺(tái)運(yùn)行泵。三臺(tái)泵每隔一季度輪流成為備用泵，以方便保養(yǎng)維護(hù)。當(dāng)水位低于低水位2米時(shí)，系統(tǒng)有6個(gè)輸入信號(hào)，分別為1個(gè)啟動(dòng)信號(hào)、1個(gè)停止信號(hào)、3個(gè)過(guò)載信號(hào)、高中低3個(gè)液位信號(hào)。有4個(gè)輸出信號(hào)，分別為3個(gè)水泵啟停信號(hào)、1個(gè)故障報(bào)警輸出信號(hào)。

按下啟動(dòng)按鈕，若水池水位低于低水位2米時(shí)，兩臺(tái)水泵同時(shí)開(kāi)啟；當(dāng)水位到達(dá)中水位4.5米時(shí)，運(yùn)行一臺(tái)水泵；當(dāng)水位到達(dá)高水位7米時(shí)，停止水泵運(yùn)行。若水位到達(dá)高水位，水泵3秒內(nèi)沒(méi)有停止，則自動(dòng)斷電，報(bào)警；若水位持續(xù)1分在低水位下，則自動(dòng)斷電，報(bào)警；若水泵產(chǎn)生過(guò)載行為，系統(tǒng)停止運(yùn)行。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運(yùn)行。為保證安全運(yùn)行，系統(tǒng)分自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。

5 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

采用無(wú)線(xiàn)通信的方式，方便快捷，能有效解決挖溝布線(xiàn)不便的問(wèn)題，尤其適合山區(qū)蓄水池水位遠(yuǎn)程控制。

若水池旁沒(méi)有電源，水位無(wú)線(xiàn)傳輸控制器還可以采用太陽(yáng)能電源供電，若同時(shí)配備一臺(tái)DTP_RE短信終端，則可以給工作人員手機(jī)發(fā)送短信，實(shí)時(shí)報(bào)告當(dāng)前水位狀態(tài)和水泵工作狀況。短信的收發(fā)借助公用GSM網(wǎng)絡(luò)，采用自主無(wú)線(xiàn)通信方式，沒(méi)有運(yùn)行費(fèi)用。

6 總結(jié)

本文根據(jù)實(shí)際需要，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸器實(shí)現(xiàn)水位信號(hào)的無(wú)線(xiàn)傳輸，由PLC根據(jù)設(shè)計(jì)的水位控制算法對(duì)輸入的水位信號(hào)進(jìn)行分析處理后輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的啟停控制，進(jìn)而完成對(duì)水位的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)調(diào)整。實(shí)踐證明，此種控制方法行之有效。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南省平頂山市 467001