无线通信高位蓄水池控制系统设计研究

摘要：本文针对远距离的水塔、山顶蓄水池等地形不便、距离较远、不宜铺设线路的高位蓄水池水位的控制，设计了一种水位信号无线传输和基于三菱FX2N系列PLC控制水泵启停的解决方案。

【关键词】PLC；无线通信；水池水位

1引言

在工农业生产、百姓日常生活中，供水是一个绕不开的需求。供水过程中，对水位的实施监测，是保障供水安全的必要条件。在一些交通和地形不便，不宜铺设线路或传输距离较远（如高山蓄水池水位监测、江河水位监测、引用水源地水位监测、高位水塔水位监测等）的水位监控中，水位信号的无线传输控制就变得十分必要，基于这样的现实需要，本文设计了一种基于PLC无线通信的高位蓄水池水位远距离控制系统。

2系统设计的思路

项目背景：山顶有一个圆形蓄水池，深8米，直径10米，泵房位于山下，泵房距离山顶蓄水池2KM左右。蓄水池分为3段，即有高中低3个水位，高水位为7米，中水位为4.5米，低水位为2米。水位的检测通过液位开关实现，液位开关与无线水位发射装置连接，无线接收装置与PLC连接，泵房控制室无线接收装置收到发来的水位信号后，传送给PLC，PLC经过信号处理后，通过控制电路驱动水泵启停，使水位保持在一个合理的水平。

3系统的硬件构成

系统主要硬件设备有浮球式液位开关、FX2N-32MR、水泵、接触器、断路器、西安达泰电子有限责任公司的点对点无线开关量信号传输器DTD110HEY-4等。浮球式液位开关采用电缆浮球液位开关，它是利用重力与浮力的原理设计而成，当浮球收液体浮力作用而随液位上升或下降到与水平面约30度时及通过设置在体内的驱动机构驱动大容量微动开关输出开或关的信号。浮球个数为3个，重锤数量为3个，分别固定在蓄水池的高中低三个位置。DTD110H通过无线方式传输工业现场的开关量信号，可以实现点对点通信，也适合于点对多点而且分散不便于挖沟布线等应用场合，不需要编写程序，不需要布线。发射端提供4~16路开关信号输入，接收端提供4~16路开关信号输出。输入信号是无源开关触点或者0～24VDC电压信号，输出信号是OC门输出，可以直接驱动24VDC直流继电器。DTD110HEY-4型号，单向传输，有4个开关信号输入端，4个开关信号输出端，成对使用。无线传输距离可达5千米。如图1所示。

4系统的工作原理

本系统设置三台水泵，一台备用泵，两台运行泵。三台泵每隔一季度轮流成为备用泵，以方便保养维护。当水位低于低水位2米时，系统有6个输入信号，分别为1个启动信号、1个停止信号、3个过载信号、高中低3个液位信号。有4个输出信号，分别为3个水泵启停信号、1个故障报警输出信号。按下启动按钮，若水池水位低于低水位2米时，两台水泵同时开启；当水位到达中水位4.5米时，运行一台水泵；当水位到达高水位7米时，停止水泵运行。若水位到达高水位，水泵3秒内没有停止，则自动断电，报警；若水位持续1分在低水位下，则自动断电，报警；若水泵产生过载行为，系统停止运行。按下停止按钮，系统停止运行。为保证安全运行，系统分自动控制和手动控制两种方式。

5系统的优点

采用无线通信的方式，方便快捷，能有效解决挖沟布线不便的问题，尤其适合山区蓄水池水位远程控制。若水池旁没有电源，水位无线传输控制器还可以采用太阳能电源供电，若同时配备一台DTP_RE短信终端，则可以给工作人员手机发送短信，实时报告当前水位状态和水泵工作状况。短信的收发借助公用GSM网络，采用自主无线通信方式，没有运行费用。

6总结

本文根据实际需要，采用点对点无线开关量信号传输器实现水位信号的无线传输，由PLC根据设计的水位控制算法对输入的水位信号进行分析处理后输出控制信号，实现对水泵的启停控制，进而完成对水位的远程监控，实现水位的自动调整。实践证明，此种控制方法行之有效。

作者：刘洋洋

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