摘要：PLC因其具备极高的可靠性和稳定性在现代的工业企业中具有十分广泛的应用，还有其编程简单、性价比高、维修方便等等优点，更是在企业市场中占据着优良地位。在对轨道车辆进行给排水系统设计时，采用PLC就可以实现对系统的全自动化监测和控制，在系统的间歇供水、故障处理、电度计量和水量计费等功能方面也能得到良好的保障，具有十分广阔的应用前景。本文对基于PLC控制的轨道车辆给排水技术的系统方案和工作原理做出简单的介绍，还研究了PLC在给排水控制中软硬件的功能作用及应用，希望同行们相互交流学习，为我国的轨道车辆给排水系统的设计改进提出更好的建议。
关键词：PLC；轨道车辆；给排水；技术研究
引言：PLC的全称是可编程序控制器，其就是在计算机中专门应用在智能化控制领域的。关于其发展历史，在1974年我们首次研发成功了PLC，在1977年时投入了技术使用，PLC在四十多年的发展之后，已经完全适应了现代化的工业需要，同时其也被供水、供电、供气等各个工业行业广泛采用。PLC在工业系统的实际应用中，因为其可以适应各种各样的环境，所以在轨道车辆给排水系统中如果可以将PLC的应用发挥到极致，可以在极大程度上减少人力和物力资源，简化给排水系统的工作，更便利更安全的实现系统功能。
一、系统方案简述
1.1 研究概况
目前，在轨道车辆的给排水系统中，为达到持续供水和系统防冻的作用要对水泵进行连续控制和运转，如果水泵保持长时间保持工作状态容易出现发热严重的问题，这会对水泵的使用寿命产生严重影响。这时就需要对轨道车辆的给排水系统中使用的主要设备的使用寿命、控制模式和技术改进上做出有效的方案。
1.2 系统方案
该系统主要是由PLC、泵机、进水阀、出水阀、电磁阀、排气阀、开关、加热装置、显示装置和故障控制装置组成的。而PLC在整个系统中是最为核心的部分，在水泵的开停控制、状态采集和故障监测等功能上得以广泛应用，水泵是将轨道车辆上储存水的容器中的水输送到用水的终端，而处在系统外部的检测开关可以把水泵和管道的运行状态反馈在PLC上，通过PLC来处理水泵当下的模式和故障。控制开关的主要功能就是为车辆上的人员提供人工操控保障，可以通过手动操作的方式来解决故障和排空系统。此外，系统在输水管道和水泵的设计上增加了加热装置，是为了保障车辆如果遇到了低温环境可以正常运行，同时也保证了保护系统不被冻伤。
二、系统的流程和功能
2.1 系统流程
图① 系统流程框图
2.2 系统功能概述
2.2.1 系统供水
在水泵的出水口处设置着蓄能罐和压力开关，压力开关的作用就是在非供水期间保证水泵的保压停转。当用水终端的管道内的压力降低到压力开关初始的设定值时，系统中的PLC开始对水泵进行运转控制，当用水终端的管道内的压力上升一定的初始设定值时，水泵自动停止运转，且管道和蓄能罐内一直保持着一定的水压，用来保证后期终端启动时管道内的水具有压力。在水泵和电磁阀之间有着专门用来保证供水期间水泵运转的流量开关，在用水终端需要持续用水时，系统中的PLC对水泵进行运转控制，且这时不受压力开关的控制，当用水流量小于流量开关的内部设定值时，水泵将停止运转。
2.2.2 防冻排空系统
对水泵的进出口两端要设置上常开电磁阀，在操作开关进行排空功能时，系统PLC将进行控制电磁阀，导致电磁阀失电，且管道和水泵内部的水通过电磁阀流出系统。在系统断电时，负责排水的电磁阀也会因为失电而打开，进而排空在系统内部未排出的水。
2.2.3 故障控制
在给排水系统中，出现的故障主要有水泵吸气、管路泄漏和无水供应等，这三个故障都是PLC可进行控制的故障，通过检测开关把信号反馈到PLC系统上，通过逻辑算法来判断现下发生故障的状态，对水泵进行停止控制，通过对应的解决方法和复位操作可以恢复系统。
2.2.4 电加热防寒
管道和水泵外部都均匀缠绕着一系列的加热防寒装置，在输水管道系统受冻凝固时，运行的车辆可以根据季节和气候环境选择性地打开加热功能。
三、软件构成
3.1 软件结构
软件部分由PLC的编程来实现，主要采用的是梯形图编程方式，其具有逻辑清晰、界面简洁、编写便利等特点，软件程序用的是模块化设计，对功能进行整合和分解，可以将程序设计成分层结构。其中，主要包含一个主程序、五个一级子程序（初始化、首次上电、水泵控制、系统复位和防冻排空）和四个二级功能子程序（吸气保护、泄漏保护、压力控制和流量控制）。系统的软件结构如下图所示。
图② 软件结构图
3.2 软件流程
软件的流程图如下图所示。
图③ 软件流程框图
将软件的流程图启动后，系统的初始化子程序会判断在首次上电时系统是否要进行预先加热，无需加热或加热执行完成后进到水泵的循环控制状态，水泵在运转时要检测在泵机内是否有水、存在故障与否及防冻排空功能是否需要执行，如果出现其中任意一种则需要进入处理程序，如果系统停止则要退出循环控制且要结束流程。
四、结束语
在PLC的实际运行中，通过对其程序的控制，一方面可以看到实时的数据显示，比如供水管道压力、电度表的显示数据、阀门开断状态、水位高低、水量多少，另一方面还能可以对给排水系统进行自动调节，实现运行电机和水泵的状态切换。在对城市的给排水系统控制中，主要是通过下位机去实现对给水设备及排水设备的自动化控制。而在系统中的上位机，是利用PPI技术来对正在运行状态中的设备信息进行采集，对集中的监视信息和状态做好实时记录，进而对轨道车辆的给排水系统提供更多的准确性和便利性。相信在工业同行的努力下，在不久的未来轨道车辆的给排水系统与PLC的结合一定会放出更加光亮的色彩。
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