基于PLC的楼宇给排水智能化控制

摘 要：文章分析楼宇给排水系统组成框架和特点，介绍由PLC控制的楼宇给排水系统硬件组成，软件设计以及组态设计。

关键词：PLC；楼宇；给排水；智能控制系统

前言

随着经济的快速发展以及居民收入水平的提高，民众对于居住舒适性的要求也随之提高。通过将不断发展的电子、通信以及自动控制等新科技应用于楼宇建设中，从而不断的提高楼宇的智能化水平，构建出更为先进、宜居的居住环境。建筑给排水是楼宇建筑中的重要组成部分，根据国家的相关规定建筑楼宇给排水系统中所使用的相关给、排水设备需要具有监控与记录功能。此外，甲级设计标准中还对建筑楼宇中所使用的给排水设备的运行与响应应具有状态显示、超限报警以及相关的通讯等的功能。做好楼宇给排水系统的控制对于提高楼宇给排水能力，确保为居民提供舒适、适宜的居住环境是现今乃至今后一段时间楼宇建设的重点。随着电子技术以及自动控制技术的进步与发展，使用PLC作为控制核心的楼宇给排水控制系统不论是在控制的简便性、经济性以及可靠性方面都有着不小的优势。

1 楼宇给排水系统的组织架构

楼宇给排水系统主要由生活给水、消防上水以及建筑排水系统等部分组成。其中在楼宇的生活给排水中主要由给水泵、给水箱、给水管道以及给水管道测压变送器以及计量给水水量的脉冲水表等组成，为保证楼宇给水压力的稳定通过采用变频控制的单泵或是工频、变频切换控制多台泵的方式来加以实现。消防给水是楼宇给水中的重要组成部分，其中消防给水主要由给水箱、喷淋泵、压力开关、消防管道和闭式喷淋头等组成。当传感器检测到火灾信号时消防给水系统通过控制喷头的自动给水来实现自动喷淋灭火。对于排水系统的控制系统主要由污水箱、液位传感器、排水泵与排污管道等组成，通过液位传感器检测污水坑中的水位以控制排水泵的工作。

2 PLC控制楼宇给排水控制系统的硬件组成

2.1 生活给水系统

楼宇生活给水系统控制的主要目的是将楼宇给水系统的压力控制在一个较为稳定的压力范围内，通过压力传感器对生活给水系统中的给水压力进行检测并将压力信号反馈至PLC中以控制变频泵的启停或是运行的转速。整套生活给水系统主要由给水泵、变频控制器、压力送变器等组成。采用单泵变频控制时，当压力送变器检测到供水系统的压力低于PLC中所设定的压力值时，PLC对给水单泵变频器发出工作信号，从而将给水系统中的给水泵转变为变频工作状态对给水系统进行补压。当使用变频单泵给水系统时，如果楼宇对于水的用量增加，生活给水泵变频器控制时，如将工频上升至50Hz时仍无法将给水管道的压力升至设定值，则PLC根据情况将生活给水泵切换至工频工作状态并将备用泵启动进入到变频状态以确保楼宇给水系统的压力。

2.2 消防给水系统

消防给水系统是楼宇给水系统的重要组成部分，整个消防给水控制系统包含有伺应状态和报警状态。其中伺应状态指的是消防控制系统在完成装运调试后处于灭火工作前的一个工作状态，整个喷水系统中内部存有0.2MPa-0.3MPa的水压力，以便在火灾报警时能够及时的完成喷水灭火工作。

3 楼宇给排水控制系统的PLC程序的编制

整个楼宇给排水控制系统由上位机（微机）、下位机（PLC）以及控制总线以及阀、传感器等构成楼宇给排水控制系统的硬件组成部分。下位机主要使用西门子系统中的S7-200CN系列中的S7-222CN型PLC，使用扩展电缆将其与模拟量模块进行扩展连接，上位机与下位机PLC之间使用PC-PPI电缆相互连接。通过在楼宇给排水控制系统的上位机中安装力控组态软件以及在下位机中对PLC的程序进行编译以实现对于楼宇给排水控制系统的控制。其中下位机依靠内部的程序对楼宇给排水设备进行全自动的控制，上位机与下位机之间通过使用PPI线缆实现两者之间通信并在上位机中实现对楼宇给排水控制系统中各项运行指标的监视、显示和记录，同时还可以将楼宇给排水控制系统与市政给、排水控制网络相连接以便对楼宇给排水控制系统进行远程监控从而更好的对楼宇给排水进行调度保障。在对楼宇给排水控制系统的PLC程序进行编制有：（1）生活给水系统的恒压控制程序的编制。在生活给水系统中为确保给水的压力需要做好对于给水压力的采集以及给水泵组的控制，在楼宇给排水控制系统给水恒压PLC程序的编制中主要应用PLC中的PID编程控制以实现对于变频器的控制，在楼宇给排水控制系统的给水系统PLC程序的编制中需要采用主、子程序相结合的模式，其中楼宇给排水控制系统给水恒压PLC程序编制时要按照：主程序启动-调用给水系统的给水压力的计量-PID计算初值-故障预警程序-完成变频频率初值赋值-变频泵启动-变频与给水泵工频的控制逻辑之间的转换。在给水压力的检测上，脉冲式水表将给水系统中的给水量检测的开关信号通过信号转换为脉冲信号将其输送至PLC控制模块的信号接收端，从而完成给水压力的输送，PLC通过内部程序对所接收到的信号进行处理，并根据给水系统内水压力的大小完成对于给水系统变频泵的工频频率的控制。（2）消防给水系统PLC程序的编制。在检测到火灾报警信号后，输出喷淋信号控制消防水泵运转，向消防给水系统中供水同时控制火灾房间内喷淋设备的阀组控制设备打开阀组以实现对于火灾房间的消防喷淋。消防自动喷淋使用与排污水控制都是通过使用开关信号作为给水泵的开启及制动信号的。（3）上位机组态监控设计，在楼宇给排水系统设计中对于上位机所使用的组态软件监控中需要使用力控组态软件。

4 对于楼宇给排水系统设计的人机交互界面的设计

对于楼宇给排水系统中的人机交换界面的设计时，其整个画面主要由3各部分组成，楼宇给排水系统设计的实时数据动态监控、报警等，在楼宇给排水系统上位机中的监控画面中可以实时的显示供水系统中的供水压力、水表累积数据以及排水抗（箱）中液位的高低以及消防给水系统中阀门中的运行状态。同时对于楼宇生活给水系统中的供水泵的运行状态（如运行、工频/变频运行、停止等）等进行相应的显示。同时通过上位机监控界面可以对楼宇给水控制中的相应的给水管道的设计压力值进行相应的修改设定，同时对于楼宇给排水系统中的给水管道的PID控制参数也能够进行相应的修改，而后通过上位机与下位机之间的程序自动对下位机中PLC相应的设定参数进行相应的修改。同时通过上位机组态软件界面上还能够对整个楼宇的给排水运行情况进行直观的显示，同时组态软件还能够在上位机上针对具体某一楼层的给排水数据进行检测与监视，并对给排水管道的压力值进行相应的设定。

整个楼宇给排水系统主要由上位机、下位机以及控制终端等几个主要部分组成，上位机主要使用PC机作为控制器，下位机使用PLC作为控制器对阀组、泵组等控制终端进行控制，通过在上位PC机中安装力控组态软件和在下位机（PLC）中安装编程的编译软件从而使得PLC可以实现对楼宇给排水的自动程序控制，并将采集到的监控信息传输至上位机中由上位机对楼宇给排水系统的监视、显示和控制，从而使得楼宇给排水的生活给水双泵变频控制、用水计费和消防给水控制，具有良好的应用前景。

5 结束语

楼宇给排水自动控制是楼宇智能化发展的重要一环，通过在楼宇给排水控制中使用PLC作为控制的核心组建楼宇给排水控制网络以实现对于楼宇给排水的智能化控制。

参考文献

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