PLC控制技术在学校供水系统改造中的应用

杨正强

摘 要：随着学校规模的不断扩大，在校师生数量越来越多，日常用水量也随之增加，原有供水系统已无法满足日常用水需求，因此，有必要对现有供水系统进行改造升级。研究发现，在学校供水系统改造中引入PLC控制理论和相关技术能够轻松实现改造目标。鉴于此，在分析PLC控制技术和恒压供水控制原理的基础上，深入分析了PLC控制技术在学校供水系统改造中的应用效果。

关键词：PLC控制技术；学校；供水系统；网络结构

中图分类号：TU991.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.146

构建资源节约型社会、合理保护水资源是当前环境保护的一项艰巨任务。学校作为教书育人的主要阵地，更要起模范带头作用，积极加快供水系统改造，尽快建成资源友好型供水系统。与其他供水区域相比，学校用水时间比较集中，日常用水量变化较大。原有供水系统运行成本高、可靠性低、水资源浪费现象严重。这就需要在供水系统改造中引入更加成熟、先进的PLC控制技术。应用PLC控制技术优化供水系统的运行方式，保证在管网流量剧烈变化时依然能够保持稳定的水压，从而实现高品质的生活供水。

1 学校供水系统改造要求

学校供水系统的改造需要结合实际供水特点进行。不同时间、不同区域的用水量存在明显差异，比如在上课时间，学校用水集中在办公楼和教学楼；而在课外时间，用水则集中在学生宿舍和教职工宿舍。供水系统改造应当以经济、合理为原则，最大限度地满足学校不断增长的用水需求。传统供水系统所使用的水塔和水箱等供水设备不仅给屋顶带来了巨大的负担，而且建筑设计难度大、投资周期长，因此，可以考虑采用水塔供水和管网恒压供水相结合的供水方式。在供水总管上应设置压力传感器，保证供水系统能够随时识别总管的供水情况，确保出口总管的运行始终处于合理状态，从而达到节约水资源的目的。另外，水塔控制系统还应当具有自动开启、闭合电磁阀门，监测水塔水位的功能。在水泵工作过程中，PLC控制系统应当能够通过变频与工频之间的有效转换实现恒压供水。用PLC控制系统取代原有的供水水塔，可以有效实现上述改造目标，保证恒压供水。PLC控制变频器和继电器恒压供水系统如图1所示。

2 PLC控制技术的应用优势

PLC控制技术具有编程简单、使用灵活、抗干扰能力强等特点，能够极大地满足学校供水系统的改造要求，轻松实现供水系统的自动化控制。PLC最早源于20世纪60年代，是在可编程逻辑控制器理论的基础上逐渐发展和完善起来的。随着计算机技术和通信技术的不断发展，PLC逐渐取代了传统的继电控制装置，并在各行各业得到了广泛的应用。PLC控制技术能够执行逻辑运算指令，在供水系统中引入该技术，能够通过数据操作控制各个供水设备，从而满足预先编制程序所要表达的工艺要求。PLC控制设备作为嵌入式控制器，有别于一般的嵌入式控制器，其可靠性和稳定性更高，可最大限度地满足用户的需求。在学校供水系统改造中使用PLC控制器，可以根据学校的供水特点实现运行控制，从而达到既定的改造要求。

3 PLC自动供水系统特点和网络结构

3.1 PLC自动供水系统特点

在学校供水系统改造中引入PLC控制技术后，可实现现场级和控制级结构的有效组合。PLC自动供水系统结构一般为S7系列的PLC网络结构，具体如图2所示。

S7系列的PLC网络结构主要具有以下特点：①实时性高。该网络结构采用S7模块和自动监控软件，能够轻松完成数据采集工作，为系统运行提供各种可靠信息。②可靠性高。S7系列的PLC系统程序采用E2PROM，可连续几万小时无故障运行。与常规控制模式相比，可靠性更高。③安全性高。S7系列的PLC控制系统是一种典型的分层网络结构。这种网络结构的一个显著特点就是安全性高，即使某个泵站出现运行故障，也不会影响其他设备的正常运行，从而保证整个供水系统通信的持续性。④可扩展性高。S7系列的PLC网络结构极大地满足了“适度超前”的需求，具有较广的扩展空间。随着管理要求的不断细化，供水管理系统将收录越来越多的数据，当数据量增加时，只要增加监控软件的变量或地址，即可轻松创设更多的预留数据量空间，保证数据的正常涌入。

3.2 PLC自动供水系统的网络结构

PLC自动供水系统的网络结构主要分为现场监控和状态监控两大部分。在高压泵站设置现场控制点可以实现无人值守，只需要安排一名巡检人员进行定期巡检即可。如果学校规模较大，可以设置多个现场监控点，从而实现对各个区域数据参数的采集工作。同时，加强设备整体控制，保证一个监控点出现故障而不会影响其他区域系统监控工作的正常进行。在学校供水系统调度室设置监控站，能够对学校区域内的供水状态进行全天候监测，且将通信光纤与计算机连接，实时监测供水设备的运行状态，及时发现设备故障，从而保证持续、稳定供水。

4 在学校供水系统改造中的应用效果

为了满足学校供水系统的改造要求，在设计开发中引入了PLC控制技术。改造升级之后的PLC自动供水系统有效克服了传统水塔供水方式的诸多缺点，比如可靠性差、自动化水平低、运行成本高等，实现了全天候不间断恒压供水，在保证学校师生正常用水的基础上实现了高效、节能供水，从而取得了良好的应用效果。在硬件设备改造升级方面，PLC自动供水系统无需新建水池，投资少、节能效果显著。据统计，采用PLC控制技术进行系统改造升级可节约50%的建设成本，而且供水压力主要来自自来水管网，与其他供水系统相比，可节约20%～40%的电能。具体分析，在学校供水系统改造中引入PLC控制技术后，实现了高压泵站的自动化控制，操作更加简便，避免了高压泵高负荷开停对工作人员和设备的负面影响。各个现场控制点和监控点可以在无人巡视的情况下实现自动配泵，从而达到最优资源配置，使设备工作效率提升了10%.PLC控制技术的应用实现了供水系统各个设备运行的远程实时监控，确保工作人员能够全方位监控设备的运行状态，及时发现设备故障问题并采取相应的处理措施，保证了在校师生的持续用水。此外，PLC控制技术在供水系统改造中的应用，从根本上解决了学校扩建中供水能力不足的问题，实现了全自动恒压供水，进一步提高了学校供水系统的管理水平，使学校供水系统逐渐向着高效率、低能耗的方向发展。

5 结束语

本文主要探讨了PLC控制技术在学校供水系统改造中的应用效果。研究发现，在供水系统改造中引入PLC控制技术后，可实现恒压供水和日常供水的自动化控制，从而进一步提高了学校供水的稳定性，有效降低了供水能耗，节资、节能效果显著，同时满足了在校师生的用水需求。综上可知，PLC控制技术在学校供水系统改造中的应用效果显著，值得进一步推广和应用。

参考文献

[1]于平.变频器及PLC控制技术在恒压供水系统中的应用[J].变频器世界，2011（08）：112-114.

[2]杨江华.S7-200系列PLC在龙井水厂自动恒压供水系统改造中的应用[J].城镇供水，2011（03）：16-18.

[3]郎学政，许同乐，李中华.基于Modbus协议的PLC在自动供水监控系统中的应用[J].仪表技术与传感器，2013（02）：62-64.

〔编辑：刘晓芳〕