基于PLC的抗旱排涝的自动控制系统设计

摘 要：随着社会主义市场经济的发展，科学的管制和利用水资源已经成为社会发展不可缺少的部分；利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同环境的抗旱排涝自动控制系统已经成为必然的趋势。文章对抗旱排涝自动控制系统进行分析，构思出整个系统的工艺流程图，提出先进的设计方案，采用超声波传感器和PLC实现内外河水位的数据传输，然后对闸门或者潜水泵开关的控制，实现抗旱或者排涝。

关键词：抗旱排涝；PLC；传感器；组态王

1 概述

基于PLC的抗旱排涝自动控制系统，通过现代可编程逻辑控制器和上位机软件构成的控制机构作为主要控制设备，其内部线路和液位启动装置相对容易一些，而且可靠性也十分高，只需要修改控制程序就可达到改善控制的要求。另外，基于PLC抗旱排涝自动控制系统，逐步分层的结构控制方式，完成了对水位和闸门的远距离控制和便捷管理。

2 方案的设计

2.1 抗旱排涝自动控制要求

抗旱排涝自动控制系统将超声波传感器检测内外河水位，通过PLC进行数模转换对内外河的水位进行比较，对闸门或者是开水泵进行控制，最终使得内外河水位恒定，起到抗旱或者是排涝的效果。以通运河为外河水源，建立抗旱排涝自动控制系统。由两部分组成，一部分是两道5m宽的水闸构成，当内河水位高于外河水位且内河水位大于15m，两道水闸自动打开用于排洪；另一部分是干旱供水渠道，由两道水闸和20kW的潜水泵构成，当内河水位低于外河水位但内河水位不低于10m，可以直接打开两道水闸，由外河向内河供水。如果外河水位低于内河水位，而内河水位低于10m时，闸门关闭，开启两个潜水泵从外河直接抽水到内河。

2.2 工艺流程

程序主要依据液位传感器测量的内外河实际值通过数模转换，对这两个值进行比较最后确定是开闸还是关闸或者是开水泵，根据控制要求抗旱排涝自动控制系统的流程图，如图1所示。

3 I/O分配表

抗旱排涝自动控制系统的硬件部分用到了超声波传感器、潜水泵、闸门启闭机这三个主要的器件，之后在通过可编程逻辑控制器对其进行控制，实现全过程自动化的控制工艺。文章根据控制方案和设计要求，列出I/O分配表，如表1所示。

4 组态王的设计方案

使用组态王，用户可以绘画出自己需要的各种逼真的组态画面，绘制出的组态画面可以实时的监控现场的情况。本课题按照控制要求，一共需要两个潜水泵、一个闸门4个报警按钮，组成的控制系统的模拟画面。当超声波传感器检测到外河和内河水位变化时，相应的闸门就会随着开启或者关闭。抗旱排涝控制系统的组态效果图如图3所示。

5 结束语

本课题利用组态王6.53作为组态画面的现实和监控系统，其通过通信电缆与PLC进行通信，将抗旱排涝自动控制系统的通过超声传感器采集到的数据传送到上位机上面，操作员还可以在上位机上实时的对生产现场进行监控，最终达到所预期的控制要求。另外，本论文篇幅有限，没有绘制本系统的外部接线图，读者可自行设计。

参考文献

[1]常成.基于PLC的闸门自控系统研究[J].华北水利水电大学学报，2015，36（1）：76-80.

[2]鲍晓兵.船闸自动控制系统[J].科技资讯，2014（4）：163-165.

[3]陈建明.电气控制与PLC应用[M].北京：电子工业出版社，2006.

[4]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2004.

[5]徐耀铭.潜水泵在河道范围内建设泵站中的应用[J].水利科技与经济，2006，12（5）：339-340.

[6]杨朋林，赵成萍.基于PLC的闸门自动控制系统的设计与实现[J].中国测试技术，2014，28（5）：52-56.

作者简介：张文峰（1976-），男，安徽淮北人，硕士研究生，讲师，主要研究方向为机电一体化。