陳晴,胡海龍

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司阜陽(yáng)卷煙廠，安徽阜陽(yáng) 236000）

1 引言

水資源是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的基礎(chǔ)物質(zhì)資料之一，同時(shí)也占據(jù)了工業(yè)生產(chǎn)的成本。隨著近些年節(jié)能降耗的深入開(kāi)展，如何提高水資源的綜合利用率成為熱門的話題。工業(yè)用水一般通過(guò)管網(wǎng)供水，它具有成本低、節(jié)省能源、安全性高和供給穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分普遍，但是管網(wǎng)老化、施工不良等原因，會(huì)形成明漏點(diǎn)和暗漏點(diǎn)，造成水資源浪費(fèi)[1]。目前常見(jiàn)的檢測(cè)方法有：（1）人工檢漏法是最原始最直接的檢漏方法，主要依靠現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢人員，以發(fā)現(xiàn)明漏點(diǎn)為主，一般不能發(fā)現(xiàn)暗漏點(diǎn)，該方法只適用于簡(jiǎn)單的水管檢查，不能當(dāng)做管網(wǎng)漏水檢查的主要方法[2]。（2）儀器分析法。通過(guò)專門的儀器，例如雷達(dá)、超聲等設(shè)備，對(duì)產(chǎn)生的漏水聲進(jìn)行判斷，查找出漏點(diǎn)。此方法檢測(cè)效果較好，但需要投入相應(yīng)的設(shè)備，資金投入量加大[3-4]。（3）水平衡探測(cè)法是利用停產(chǎn)休息期間，關(guān)閉全部用水用戶，在供水管網(wǎng)正常條件下，檢測(cè)總管流量大??；或者在正常供水情況下，分區(qū)域逐級(jí)進(jìn)行總管與分管檢漏檢測(cè)流量和壓力大小，這種方法不能適用于連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)。（4）管網(wǎng)系統(tǒng)故障診斷法是利用控制技術(shù)和管網(wǎng)水力特性相結(jié)合及時(shí)發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確確定管道漏水地點(diǎn)的方法。該方法把供水管網(wǎng)作為一個(gè)完整的系統(tǒng)來(lái)考慮，基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]。

2 基于PLC控制的漏水檢測(cè)系統(tǒng)

2.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

本文以某卷煙廠供水管網(wǎng)為例，選擇一天生產(chǎn)中用水量較穩(wěn)的時(shí)段，查詢統(tǒng)計(jì)出該時(shí)段的用水量的最大值作為模型的判定基準(zhǔn)值。卷煙廠生產(chǎn)用水取自地下水，由供水管網(wǎng)進(jìn)行輸送到各個(gè)用水單元，管道錯(cuò)綜復(fù)雜且管網(wǎng)存在老化現(xiàn)象，管道漏水現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水點(diǎn)并進(jìn)行處理，輕則是造成水壓下降，水資源流失；重則影響生產(chǎn)設(shè)備的正常用水。如果水泄漏可能會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備短路，造成設(shè)備不可逆的損壞，產(chǎn)生安全隱患。利用PLC設(shè)計(jì)控制程序，統(tǒng)計(jì)出每日對(duì)應(yīng)時(shí)段的用水量，并與基準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，如果連續(xù)三天均超出基準(zhǔn)值的20%，程序輸出一個(gè)報(bào)警點(diǎn)至監(jiān)控系統(tǒng)。最后，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，在接受程序輸出報(bào)警時(shí)彈出報(bào)警畫(huà)面“管網(wǎng)漏水，請(qǐng)檢修！”[6]。

2.2 控制系統(tǒng)的硬件

該系統(tǒng)主要由檢測(cè)裝置、控制裝置和報(bào)警裝置三部分組成。

其中檢測(cè)裝置是用于采集總水管和各分支管道的用水流量。通過(guò)綜合比較，選擇了瑞士E+H公司電磁流量計(jì)，型號(hào)為PROline promag 10w，其特點(diǎn)是可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、精準(zhǔn)度達(dá)到±0．5%、防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP69，不僅過(guò)程控制效果佳，同時(shí)支持多種通訊協(xié)議，便于信號(hào)的輸出。

控制裝置主要完成流量等數(shù)據(jù)采集、程序處理和漏水報(bào)警點(diǎn)輸出。通過(guò)性能比較，采用了西門子S7-200系列PLC，它雖然結(jié)構(gòu)緊湊小巧，但具有擴(kuò)展性良好、指令功能強(qiáng)大、運(yùn)行速度快和豐富全面的通訊擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，為現(xiàn)代自動(dòng)化控制提供一個(gè)非常有效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。其集成的RS485接口可作為系統(tǒng)總線和程序監(jiān)控使用，同時(shí)部分型號(hào)的CPU集成了一定數(shù)量的I/O點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)較少的控制系統(tǒng)就不用額外的擴(kuò)展數(shù)字量輸入輸出模塊。另外通過(guò)擴(kuò)展EM277通訊模塊，實(shí)現(xiàn)200PLC 與E+H 流量計(jì)之間的Profibus-DP 通訊，讀取流量計(jì)的瞬時(shí)和累積流量；通過(guò)編寫(xiě)漏水判斷程序，實(shí)現(xiàn)輸出漏水報(bào)警點(diǎn)。

報(bào)警裝置采用美國(guó)GE公司iFIX上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)以太網(wǎng)與PLC進(jìn)行通訊，主要完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理，提供畫(huà)面和聲音報(bào)警。

具體的供水管網(wǎng)漏水檢測(cè)系統(tǒng)硬件如圖1所示。

圖1 供水管網(wǎng)漏水檢測(cè)系統(tǒng)硬件圖

2.3 控制系統(tǒng)的軟件

此系統(tǒng)的控制程序采用模塊結(jié)構(gòu)，便于程序的擴(kuò)展和調(diào)試。控制程序分為一個(gè)主程序和四個(gè)子程序。主程序用于完成控制任務(wù)調(diào)度，子程序分為初始化子程序、流量計(jì)采集轉(zhuǎn)換子程序、參數(shù)傳送子程序和報(bào)警輸出子程序。

管網(wǎng)漏水檢測(cè)的PLC程序控制流程圖如圖2所示。

圖2 PLC程序控制流程圖

（1）選擇判定基準(zhǔn)值

根據(jù)調(diào)查某卷煙廠，在夜間兩點(diǎn)到三點(diǎn)之間工廠的用水量較少且穩(wěn)定。通過(guò)查詢統(tǒng)計(jì)該時(shí)段用水量的歷史記錄，得出最大值，并把最大值作為判定基準(zhǔn)值。

（2）編寫(xiě)漏水報(bào)警程序

在編程軟件中，編程實(shí)現(xiàn)每天對(duì)該時(shí)段的累計(jì)流量與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)該時(shí)段的累計(jì)流量連續(xù)三天超出基準(zhǔn)值的20%，PLC編程器輸出一個(gè)報(bào)警點(diǎn)。

（3）編輯監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警界面

將程序中的報(bào)警點(diǎn)采集到監(jiān)控系統(tǒng)iFIX 的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，編寫(xiě)后臺(tái)代碼，實(shí)現(xiàn)漏水時(shí)彈出畫(huà)面自動(dòng)預(yù)警提示“管網(wǎng)漏水，請(qǐng)檢修！”，以便人員及時(shí)進(jìn)行檢查確認(rèn)此用水段的漏水點(diǎn)。

圖3 PLC部分程序截圖

3 結(jié)束語(yǔ)

該漏水檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施一年來(lái)自動(dòng)檢測(cè)出五次地下水管網(wǎng)漏水報(bào)警，將漏水發(fā)現(xiàn)時(shí)間由原來(lái)平均一個(gè)月降低至3天。此檢測(cè)方式有效的減少了漏水發(fā)現(xiàn)時(shí)間，同時(shí)減少了地下管網(wǎng)漏水導(dǎo)致的浪費(fèi)。

圖4 上位監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警截圖

管網(wǎng)漏水檢測(cè)是企業(yè)供水系統(tǒng)管理重點(diǎn)工作之一，及時(shí)發(fā)現(xiàn)供水管道的漏點(diǎn)并采取處理措施，不僅能有效減少水資源浪費(fèi)，而且保證水壓穩(wěn)定，為設(shè)備安全運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)保障。