基于PLC和组态王的水塔水位自动监控的技术分析

　0 引言
　　水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式有恒速泵加压供水、气压罐供水、单片机变频调速供水系统等方式，这些供水方式普遍存在浪费水力、电力资源、效率低、自动化程度不高等缺点，而我们国家的供水方式正朝低碳环保、自动可靠的方向发展，因此本文采用PLC和组态王软件设计实现水塔自动供水及水位实时监控，真正做到了无人操作，具有良好的节能性。
　　1 自动监控系统的结构
　　水塔水位自动监控系统要求能完成如下功能：
　　①水位的检测。分别对水塔和水池的液位进行实时采集和上位机实时显示。②液位报警。根据设定的液位上下限进行自动报警显示和报警自动记录。③抽水的自动/手动控制。自动控制是根据传感器检测到的水塔液位与仪表设定的上下限值进行比较，实现自动抽水；手动控制可以通过按钮实现，也可以通过上位控制项进行远程控制。④放水的自动/手动控制。自动控制是根据传感器检测到的水池液位与仪表设定的上下限值进行比较，实现自动放水；手动控制可以通过按钮实现，也可以通过上位机的控制项进行远程控制。⑤紧急停止按钮。按下紧急停止按钮所有动作都停止，所有指示灯闪烁，停止的动作不能恢复，只能在关闭紧急停止按钮后，重新启动。
　　2 自动监控系统的设备选型
　　①熔断器。熔断器选择RT14-20熔断器。②热继电器。热继电器选择JR16-20/3D，对交流电动机的过载和短路进行保护。③空气开关。选择DZ47-63空气开关。④PLC。PLC选择三菱FX2N。⑤智能显示控制仪表。我们选用的是 WP智能仪表，该智能仪表适用于温度、湿度、压力、液位等多种物理量检测信号的显示及控制。⑥电磁阀 选用的电磁阀，适用于水、气、油等流体，出水口口径15mm，安装口径20mm。⑦水泵。水泵选择的是QP-125自吸泵。⑧压力传感器与变送器。压力传感器选用的是FC990406压力变送器。⑨有机玻璃水缸。有机玻璃缸是定做的。⑩其他。其他还有数据转换电缆线和按钮开关等。
　　3 PLC程序设计
　　3.1 I/O地址分配
　　3.2 PLC硬件接线图
　　PLC硬件接线如图1所示。
　　4 组态王设计
　　4.1 构造数据库（图2）
　　4.2 制作动画显示画面。在组态王工程浏览器中选择文件标签中的画面，双击右侧窗口的“新建”图标进行绘制动画。
　　4.3 编写命令语言。在命令语言编辑器中编写命令语言如下。
　　if（＼＼本站点＼启动==1）
　　{
　　if（＼＼本站点＼水塔液位>=40&&＼＼本站点＼水塔液位<=70）
　　{
　　＼＼本站点＼正常水位=1；
　　}
　　else
　　{
　　＼＼本站点＼正常水位=0；
　　}
　　if（＼＼本站点＼水塔液位<20）
　　{
　　＼＼本站点＼水塔液位下限=1；
　　}
　　else
　　{ ＼＼本站点＼水塔液位下限=0；
　　}
　　if（＼＼本站点＼水塔液位>90）
　　{
　　＼＼本站点＼水塔液位上限=1；
　　}
　　else
　　{
　　＼＼本站点＼水塔液位上限=0；
　　}
　　if（＼＼本站点＼水塔液位>=20&&＼＼本站点＼水塔液位<40）
　{＼＼本站点＼低水位灯=1；
　　}
　　else
　　{＼＼本站点＼低水位灯=0；
　　}
　　if（＼＼本站点＼水塔液位>70&&＼＼本站点＼水塔液位<=90）
　　{＼＼本站点＼高水位灯=1；
　　}
　　else
　　{＼＼本站点＼高水位灯=0；
　　}
　　if（＼＼本站点＼水泵==1）
　　{
　　＼＼本站点＼管道1=10；
　　＼＼本站点＼管道2=10；
　　＼＼本站点＼水塔液位=＼＼本站点＼水塔液位+2；
　　＼＼本站点＼供水塔=＼＼本站点＼供水塔-2；
　　}
　　else
　　{ ＼＼本站点＼管道1=0；
　　＼＼本站点＼管道2=0；
　　}
　　if（＼＼本站点＼阀门==1）
　　{
　　＼＼本站点＼管道3=10；
　　＼＼本站点＼水塔液位=＼＼本站点＼水塔液位-0.5；
　　＼＼本站点＼供水塔=＼＼本站点＼供水塔+0.5；
　　}
　　else {＼＼本站点＼管道3=0；
　　}
　　if（＼＼本站点＼水塔液位<12||＼＼本站点＼水塔液位>98）
　　{
　　startapp（"C：＼Users＼Administrator＼Desktop＼自动供水＼报警声.wav"）；
　　}}
　　else
　　{
　　＼＼本站点＼管道1=0；
　　＼＼本站点＼管道2=0；
　　＼＼本站点＼管道3=0；
　　＼＼本站点＼水泵=0；
　　＼＼本站点＼阀门=0；
　　}
　　if（＼＼本站点＼紧急停报警==1）
　　{startapp（"C：＼Users＼Administrator＼Desktop＼自动供水＼报警声.wav"）；
　　}
　　4.4 完善按钮功能。完善按钮功能包括监控器件、操作按钮的功能，实现历史数据、实时数据、各种曲线、数据报表、报警信息输出等功能。
　　5 系统调试
　　①按照硬件图接线，将组态王和PLC程序编好。②使用数据转换电缆线将PLC程序写入PLC中。③使用数据转换电缆线连接plc和电脑，从而实现现场控制和远程控制。④开启电源，检测近、远程控制的开关按钮是否能实现控制效果，系统的各项功能是否能实现，包括组态报警和实时显示等功能。
　　6 总结
　　本文系统地阐述了水塔水位监控系统的结构、设备选型、PLC及组态王的设计过程。试验证明，由PLC、水泵、变送器、上位机等设备组成的自动供水系统有良好的人机界面，其运行稳定性高，可实现自动供水、实时显示、自动报警等功能。该系统可用于工业液面的监控、发电厂自动供水等，实现对液位的实时监控，具有较高的经济效益。
　　参考文献：
　　[1]陈精.应群民.PLC 在水电站综合自动化中的应用[J].电气应用，2006，1（25）：102-104.
　　[2]李丽敏，叶洪海等.PLC恒压供水系统的设计[J].自动化与仪器仪表，2008，1：19-25.
　　[3]梁森.自动检测与转换技术[M].北京：机械工业出版社，2013.