基于無線通信的高位蓄水池水位遠距離控制系統設計

劉洋洋

本文針對遠距離的水塔、山頂蓄水池等地形不便、距離較遠、不宜鋪設線路的高位蓄水池水位的控制，設計了一種水位信號無線傳輸和基于三菱FX2N系列PLC控制水泵啟停的解決方案。

【關鍵詞】PLC 無線通信 水池水位

1 引言

在工農業生產、百姓日常生活中，供水是一個繞不開的需求。供水過程中，對水位的實施監測，是保障供水安全的必要條件。在一些交通和地形不便，不宜鋪設線路或傳輸距離較遠（如高山蓄水池水位監測、江河水位監測、引用水源地水位監測、高位水塔水位監測等）的水位監控中，水位信號的無線傳輸控制就變得十分必要，基于這樣的現實需要，本文設計了一種基于PLC無線通信的高位蓄水池水位遠距離控制系統。

2 系統設計的思路

項目背景：山頂有一個圓形蓄水池，深8米，直徑10米，泵房位于山下，泵房距離山頂蓄水池2KM左右。

蓄水池分為3段，即有高中低3個水位，高水位為7米，中水位為4.5米，低水位為2米。水位的檢測通過液位開關實現，液位開關與無線水位發射裝置連接，無線接收裝置與PLC連接，泵房控制室無線接收裝置收到發來的水位信號后，傳送給PLC，PLC經過信號處理后，通過控制電路驅動水泵啟停，使水位保持在一個合理的水平。

3 系統的硬件構成

系統主要硬件設備有浮球式液位開關、FX2N-32MR、水泵、接觸器、斷路器、西安達泰電子有限責任公司的點對點無線開關量信號傳輸器DTD110HEY-4等。

浮球式液位開關采用電纜浮球液位開關，它是利用重力與浮力的原理設計而成，當浮球收液體浮力作用而隨液位上升或下降到與水平面約30度時及通過設置在體內的驅動機構驅動大容量微動開關輸出開或關的信號。浮球個數為3個，重錘數量為3個，分別固定在蓄水池的高中低三個位置。

DTD110H通過無線方式傳輸工業現場的開關量信號，可以實現點對點通信，也適合于點對多點而且分散不便于挖溝布線等應用場合，不需要編寫程序，不需要布線。發射端提供4～16路開關信號輸入，接收端提供4～16路開關信號輸出。輸入信號是無源開關觸點或者0～24VDC電壓信號，輸出信號是OC門輸出，可以直接驅動24VDC直流繼電器。DTD110H EY-4型號，單向傳輸，有4個開關信號輸入端，4個開關信號輸出端，成對使用。無線傳輸距離可達5千米。如圖1所示。

4 系統的工作原理

本系統設置三臺水泵，一臺備用泵，兩臺運行泵。三臺泵每隔一季度輪流成為備用泵，以方便保養維護。當水位低于低水位2米時，系統有6個輸入信號，分別為1個啟動信號、1個停止信號、3個過載信號、高中低3個液位信號。有4個輸出信號，分別為3個水泵啟停信號、1個故障報警輸出信號。

按下啟動按鈕，若水池水位低于低水位2米時，兩臺水泵同時開啟；當水位到達中水位4.5米時，運行一臺水泵；當水位到達高水位7米時，停止水泵運行。若水位到達高水位，水泵3秒內沒有停止，則自動斷電，報警；若水位持續1分在低水位下，則自動斷電，報警；若水泵產生過載行為，系統停止運行。按下停止按鈕，系統停止運行。為保證安全運行，系統分自動控制和手動控制兩種方式。

5 系統的優點

采用無線通信的方式，方便快捷，能有效解決挖溝布線不便的問題，尤其適合山區蓄水池水位遠程控制。

若水池旁沒有電源，水位無線傳輸控制器還可以采用太陽能電源供電，若同時配備一臺DTP_RE短信終端，則可以給工作人員手機發送短信，實時報告當前水位狀態和水泵工作狀況。短信的收發借助公用GSM網絡，采用自主無線通信方式，沒有運行費用。

6 總結

本文根據實際需要，采用點對點無線開關量信號傳輸器實現水位信號的無線傳輸，由PLC根據設計的水位控制算法對輸入的水位信號進行分析處理后輸出控制信號，實現對水泵的啟停控制，進而完成對水位的遠程監控，實現水位的自動調整。實踐證明，此種控制方法行之有效。

參考文獻

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[2]點對點無線開關量信號傳輸[EB/OL].http：//www.dataie.com/proshow44.html

[3]山上水池、高位水塔水位超遠距離無線傳輸及水泵自動控制系統[EB/OL]. http：//www.dataie.com/proshow51.html

作者單位

平頂山工業職業技術學院 河南省平頂山市 467001