山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司 郝 斌 閆憲峰 蘇躍龍

在泳池競技中，泳池水位的高低，對游泳者的安全至關(guān)重要。為了保證泳池水位的高度在安全范圍，本文設(shè)計(jì)了一種有關(guān)泳池水位的控制系統(tǒng)，利用PLC對泳池和補(bǔ)水池的水泵和排水閥的啟?？刂苼碚{(diào)節(jié)水池水位，采用冗余設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)自動運(yùn)行無需人工操作，并可通過無線通訊對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

游泳池是人們進(jìn)行休閑娛樂，健身競賽的重要場所。無論是室內(nèi)、室外、亦或是溫泉泳池，都會氣溫的變化蒸發(fā)，泳池的定期排污清洗，和人們玩樂帶出一部分水，使得泳池水位下降，然而泳池水位對游泳者的安全非常重要，尤其是對于10m跳臺的泳池深度跟有嚴(yán)格的要求，所以需要隨時(shí)調(diào)節(jié)泳池水位高低。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)工藝

系統(tǒng)分別有跳水用泳池和用于保證泳池的水源供應(yīng)補(bǔ)水池，兩水池深度均為5m，補(bǔ)水池體積僅需為泳池的10%。為保證系統(tǒng)的安全可靠，泳池和補(bǔ)水池均配備雙泵，其中一個(gè)為備用泵。泳池配置a、b水泵，補(bǔ)水池配置c、d水泵。同時(shí)設(shè)立控制泵房，控制中心與控制泵房之間可使用無線通信。當(dāng)兩池液位狀態(tài)超過正常值范圍時(shí)，報(bào)警指示亮。水位控制裝置如圖1所示。

圖1 泳池水位控制裝置圖

1.2 系統(tǒng)功能

（1）自動檢測泳池和補(bǔ)水池的水位。

（2）系統(tǒng)可進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程控制。

（3）系統(tǒng)能自動和手動控制。

（4）采用無線通信方式控制泵房自動補(bǔ)水以及自動供水。

（5）整個(gè)系統(tǒng)采用智能控制，正常工作無需人工干預(yù)。

（6）當(dāng)系統(tǒng)有異常情況時(shí)，可產(chǎn)生聲光報(bào)警提醒管理人員注意。

（7）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，安裝、操作、使用方便

1.3 系統(tǒng)流程

該裝置具有手自動轉(zhuǎn)化的功能，并具有水位報(bào)警功能。當(dāng)執(zhí)行程序時(shí)，掃描到補(bǔ)水池液位低于水池下限液位時(shí)，檢測c、d兩個(gè)水泵是否故障，打開水泵c或d，開始往補(bǔ)水池里進(jìn)水；當(dāng)補(bǔ)水池水位高于水池上限液位，則c、d水泵停止。

泳池液位低于泳池下限液位時(shí)，檢測a、b兩個(gè)水泵是否故障，打開水泵a或b，開始往泳池里進(jìn)水；泳池高于上限液位時(shí)，a、b水泵關(guān)閉，停止往泳池里注水。同時(shí)打開排水閥，排出一定水量。

當(dāng)泳池水位低于下限水位，同時(shí)補(bǔ)水池水位也低于下限水位時(shí)，所有水泵都不工作且聲光報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警，提醒工作人員出現(xiàn)故障。

其流程圖如圖2所示。

圖2 程序流程圖

2 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控軟件的可對PLC進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，和數(shù)據(jù)通訊。通過上位機(jī)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊，及時(shí)得知整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

圖3為系統(tǒng)運(yùn)行主界面，可以看到整個(gè)工藝流程圖，可通過泳池功能的不同設(shè)定不同的水池高高限，高限，低限，低低限。系統(tǒng)默認(rèn)自動運(yùn)行，可隨時(shí)切換到手動，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，頁面中報(bào)警燈亮起，并有報(bào)警記錄以供人們分析查詢。排除故障后，按下復(fù)位鍵恢復(fù)正常運(yùn)行。

圖3 系統(tǒng)運(yùn)行主界面

變量設(shè)置如表1所示。

表1 變量設(shè)置

3 系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)具有雙PLC冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)2個(gè)CPU均啟動，但只有主CPU執(zhí)行控制命令，備用CPU檢測主CPU狀態(tài)，時(shí)刻準(zhǔn)備接替主CPU繼續(xù)工作。

該裝置設(shè)計(jì)兩個(gè)PLC進(jìn)行相同的軟件編譯并與相同的開關(guān)量輸入，模擬量輸入通信。它們分別由兩個(gè)電源模塊P1、P2為其供電，且各自有兩個(gè)PPI接口，一個(gè)與電腦連接，一個(gè)與對方進(jìn)行通信。初始化后，備用PLC運(yùn)行程序與主PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，主PLC不論哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，備用PLC立即接替主PLC工作。系統(tǒng)PLC冗余設(shè)計(jì)的硬件連接如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)PLC冗余設(shè)計(jì)的硬件連接

結(jié)束語：如今，游泳競技項(xiàng)目種類越來越多，不同項(xiàng)目對泳池水位有不同要求，這對泳池水位控制系統(tǒng)有了更高要求。本文利用PLC設(shè)計(jì)出一種泳池水位自動控制系統(tǒng)，采用雙水泵和排水閥配合調(diào)節(jié)水位高低，并設(shè)置補(bǔ)水池使泳池能得到及時(shí)補(bǔ)水，應(yīng)用PLC冗余技術(shù)設(shè)計(jì)，極大提高了系統(tǒng)的可靠性，將因泳池水位過低而造成的安全隱患降到了最低。