杨 建
北京真实科技有限公司
摘要 本论文针对北京SMC第三工厂压铸车间的冷却水循环改造要求，设计了一套由三菱FX2NPLC、海泰克触摸屏、管网循环水泵、冷却塔循环水泵、冷却塔风机，以及水位、温度、压力传感器等主要设备构成的全自动水循环系统。系统具有手动和自动两种模式，设有过载、超低水位报警和低于安全水压报警等保护。
关键词 恒压供水；PLC；触摸屏
原系统依赖工人手工操作，自动化程度低，增加了工作的强度降低了工作效率。因此我们设计一套自动化程度较高的系统来代替它。由于PLC可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便，以及触摸屏直观显示和灵活设定参数等特点，可以明显提高自动化程度；同时考虑到能够很好地保持管网压力的稳定和水循环的冷却效果，决定冷却循环水泵管网水压采用PLC恒压控制，冷却塔水温采用PLC恒温控制设计。
1 设计要求
1.1 管网恒压供水循环系统控制要求
1） 自动状态下，当一台水泵启动后固定时间，管网水压达不到预设水压，则启动第二台水泵；如第二台水泵启动后固定时间达不到预设水压，则启动第三台水泵；如第三台水泵启动后固定时间达不到预设水压，则启动第四台水泵。
反之，若管网压力大于预设压力，固定时间后，系统自动停止最先开启的那台水泵，以此类推，直到管网压力保持在设定压力。
2） 手动状态下，可以控制柜面板上手动启动管网循环泵，冷却塔水泵和冷却塔风机，电动阀门，外部电加热器等设备。
1.2 冷却塔恒温循环系统控制要求
1） 自动状态下，蓄水池内温度传感器传给PLC温度信号。系统先启动一台水泵及冷却风机；如在设定时间温度未下降，再开启另一台风机。在2台水泵只开一台就可以满足压力的情况下，系统保持1台水泵运行，并实现两台水泵的24小时轮换。蓄水池温度达到设定温度上限时，2台风机和2台水泵同时开启，温度达到设定温度下限时2台风机和2台水泵都停止。
2） 手动状态下，可以在控制柜面板上手动启动两台泵和两台风机。
2 系统组成
SMC自控项目由管网恒压供水循环系统和冷却塔循环系统两大部分构成。两者的电气系统又由检测部分，控制部分和执行部分组成。
2.1 管网恒压供水循环系统
管网恒压供水电气系统的检测部分包括：总管水压传感器，储水池水位传感器，蓄水池水温传感器，四台循环水泵的出水压力传感器，四台水泵电机热保护继电器。电气系统的控制部分包括：恒压供水系统控制核心PLCFX2N-64MR，电器辅助元件，触摸屏。
2.2 冷却塔恒温循环系统
冷却塔循环电气系统的检测部分包括：储水池水位传感器，储水池水温传感器，两台冷却水泵的出水压力传感器，两台水泵电机热保护继电器。电气系统的控制部分包括：冷却塔循环系统控制核心PLCPLCFX2N-64MR，手动控制开关，电器辅助元件，触摸屏。
3 电路设计和选型
该系统 PLC 选型为三菱 FX2N-64MR，加上三个模拟量模块FX2N-4AD，触摸屏为台湾海泰克PWS6800C-P，液位传感器采用北京冠诚测量技术有限公司DB305-B211105W（L=15H=6m），温度传感器采用北京仪海星空科技有限公司PT100，4-20MA，0-100度，管道压力传感器采用SMC公司ISE80H-02L-S-M-X501。
4 系统功能
系统功能可以通过触摸屏画面显示出来，分别为工作流程，工作状态，参数设置，报警画面。
4.1 管网恒压供水循环系统
4.1.1自动运行状态
自动运行为所有设备正常情况下采取的运行方式，其特点在于设备系统投入后，控制单元自动根据供水管网中供水压力和用水流量，智能采取自动智能投切工频供水水泵的运行台数，并根据出口压力和管网压力和水池水位自动发出报警信号，同时能检测各个水泵电机的工作情况，如果水泵电机有故障则发出报警信号。可以通过柜门上的触摸屏观测到管网系统中的供水压力值，池内温度，外部温度，池内水位等信息。为防止出现管网压力过大时，设置了管网压力超高保护，此情况会立即停止运行4台循环泵的运行。在自动运行状态下，系统根据给水池水位来自动控制软水补水电动阀的开关。当蓄水池水位低于触摸屏上设定安全水位时，蓄水池补水电磁阀打开。当水位高于触摸屏上设定安全水位时，蓄水池补水电磁阀关闭。#p#分页标题#e#
4.1.2手动运行状态
手动运行为设备在自动状态有故障发生或在检修状态时使用。
4.2 冷却塔恒温循环系统
4.2.1自动运行状态
自动状态为设备正常情况下采取的运行方式，其特点在于设备系统投入后，控制单元自动根据循环池内水温，智能采取自动投切冷却塔风机的运行台数，平时为一台水泵和一台风机运行，在设备投入较多，循环水温较高时，自动增加一台风机的投入，同时能检测各个水泵电机的工作情况，如果水泵电机有故障则发出报警信号。自动运行状态下系统自动检测循环池水温，并且根据设置池内温度的上限和下限来自动投切供水水泵台数。系统遵循先启先停，后启后停的原则，当温度降至上限和下限之间时，保持目前运行台数不变化。系统实现了轮换值班功能，且轮换时间在触摸屏上可以设置。
4.2.2手动运行状态
手动运行为设备在自动状态有故障发生或在检修状态时使用。
5 报警组成
本套设备的报警系统中，划分有电机故障报警，蓄水池极限低水位报警和超高水位报警等。在水位超高和电机热保护情况下，会停止四台泵的运行。一旦报警发生应该注意首先检查给水池和回水池水位是否符合运行要求，切忌在极限低水位下手动运行给水泵和循环水，以免烧坏水泵。
6 结论
本文阐述了冷却循环水系统自动化控制的基本思路和方法。通过检测温度、压力和水位等模拟量信号，并经过PLC分析处理，智能控制了管网压力和冷却循环水温度。此项改造提高了企业的自动化应用水平，提高了生产率和人力资源，并得到了用户的较高的评价。自控技术在各个领域都得到了广泛的应用，希望自己能更好的运用自控技术，为企业的发展贡献出更多的力量。
