PLC與壓力變送器在濾池改造的應用
摘 要
本文主要介紹PLC和壓力變送器在濾池改造中的應用，其中包括系統(tǒng)的工作原理的介紹和對系統(tǒng)軟硬件設計的介紹以及對系統(tǒng)調試及操作方法的介紹，并給出了系統(tǒng)運行中的正常工作參數及電路圖，對濾池進行技術改造，實現了恒水位過濾的目的，提高系統(tǒng)的可靠性和自動化程度。
關鍵詞：PLC、壓力變送器、恒水位、濾池改造
作為佛山市順德區(qū)水務局的下屬單位，沙灣水廠承擔著布吉等地區(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建設不可缺少的物質條件，也是城市國民經濟發(fā)展的重要基礎之一。沙灣水廠籌建于1990年11月，安裝設備和技術都比較落后，濾池的出水閥門用電動閥來控制，閥門開度的大小完全憑操作人員的工作經驗進行調節(jié)，經常會出現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。濾池出水閥門需要比較頻繁調節(jié)，經常會出現閥門失靈、過位以及損壞等現象，加上設備陳舊故障率會更高，從而增加了維修工作量及維修費用，費時費力。綜上所述，為了節(jié)約能源和人力、物力需要對濾池系統(tǒng)進行技術改造，我利用在技師學院培訓中心學習的知識，利用PLC和壓力變送器等設備實現了沙灣水廠濾池的恒水位過濾，提高了自動化程度，有效的降低了維修費用，減輕了操作人員的勞動強度。
1、進出水閥門的開度大小
進水閥門開度比出水閥門開度要大，濾池會出現溢流；出水閥門開度比進水閥門開度大，濾池則出現濾干。
2、水泵流量的大小
水泵的流量不是恒定不變的，受多方面因數的影響（如電壓、轉速）加上根據用戶用水量需求的變化，需要多開或少開一臺水泵，因此即使操作人員將進出水閥門調節(jié)平衡，但因流量的變化也會出現濾干或溢流。
3、濾池的濾料所含的雜質
比如操作人員將進出水閥門調節(jié)平衡，水泵的流量也基本保持不變，但由于水中的雜質附在濾料中形成堵塞而出現溢流。
根據上述的原因解決方法是可使濾池恒水位過濾。如采用調節(jié)進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，進水閥根據濾池水位高低控制閥門的開度，濾池水位高進水閥門開度減小，水位低時閥門開大，可以實現恒水位過濾。但當濾池濾料所含雜質過多時，濾池濾速過慢水位升高到一定水位時進水閥全關，沉淀池就有溢流的可能。如果采用進水閥和出水閥同時調節(jié)控制使濾池恒水位過濾，經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，因為一方面增加了系統(tǒng)的投資費用，另一方面控制系統(tǒng)的結構要復雜的多。因此，經過大家的多次考慮覺得根據濾池水位高低調節(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、設計方案選擇
經過現場的多次觀察和分析對出現濾干或溢流的問題，可用根據濾池水位高低自動調節(jié)出水閥的開度解決這個問題，有兩種控制方案。
方案一：用單片機與壓力變送器及轉換模塊對濾池進行恒水位的控制方法。單片機具有控制功能強、功耗小、編程靈活的特點；采用8051單片機為主，輔以LM324線性運放集成電路、ADC
方案二：用可編程邏輯控制器與壓力變送器及轉換模塊對濾池進行恒水位的控制方法。可編程是工業(yè)自動控制的首先產品，具有極高的可靠性，抗干擾能力強能經受惡劣的環(huán)境考驗；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
采用單片機控制，單片機雖然具有控制功能強，成本低、體積小、功耗小等優(yōu)點，但控制柜安裝在濾池現場，工作環(huán)境比較惡劣，電磁干擾較大。由于單片
機抗干擾能力低，雖然可以采取系統(tǒng)的抗干擾技術，但工作環(huán)境惡劣仍怕系統(tǒng)運
行不穩(wěn)定，再加上單片機輸出工作電壓較低需要外加驅動器控制執(zhí)行元件從而增
加了接觸點的故障率；采用PLC控制，PLC價格比單片機要貴，適用于惡劣的工作環(huán)境、抗干擾能力強，編程方便可現場修改參數和直接控制執(zhí)行元件等多方面優(yōu)點。經過大家多次討論和對各方案因數的綜合分析覺得雖然采用PLC的控制方案投資價格要比單片機控制方案投資貴的多，但考慮到系統(tǒng)長期運行的穩(wěn)定性和今后的擴展性，決定采用可編程邏輯控制器（PLC）控制方案。
1、本次改造是針對沙灣水廠濾池控制系統(tǒng)而設計的，內容包括如下四點：
（1）濾池的各閥門電氣控制回路。
（2）濾池及公共設備的PLC控制，每格濾池采用一個FX1N-40MR進行控制。
（3）濾池壓力變送器、高低水位計及顯示儀表的設計。
（4）濾池就地控制柜的設計。
2、本次改造要達到的目標為：
（1）要有自動、停止、手動轉換功能。
（2）濾池處在自動控制方式下時，可自動調節(jié)出水閥門開度以實現恒水位過濾。
（3）當濾池處在手動控制方式下時，操作員可在就地操作柜手動調節(jié)出水閥門的開度實現過濾，可控制各設備開關的。