李艺英
广东泰科物业管理有限公司
摘 要：本文通过分析原热水供应系统存在的问题。提出利用PLC自动控制方式，并配以触摸屏、温度传感器、液位传感器、电磁阀、发热管等不同功能元件，根据设定温度、水位等方式通过PLC自动控制，使热水始终保持在合适的范围。解决旧式热水供应系统供水忽冷忽热，长时间排放冷水浪费资源和时间现象以及热水忽冷忽热对婴幼儿存在不安全的问题。概要地阐述了改造后使用PLC实现自动化控制的可行性和可靠性。改造后使用恒温水箱先混合冷热水保持温度后再供应热水，热水温度保持稳定、可靠，并且节约了工作时间，减少资源浪费，使用操作简单，特别在医院里婴幼儿健康安全得到了有效保障。
关键词：传感器 PLC 自动控制
一、改造前热水供应系统情况
原来热水供水系统是由太阳能热水供应设备利用太阳能和热泵产生热水，再通过水泵、管道输送到科室，科室末端通过混水阀调节混合后再使用，如图（1）工作流程。
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通过日常使用发现，本系统存在如下几点问题。
1、长时间不用热水时，末端管道热水由于不流动很快会冷却，再次使用时会花较长时间大量放掉管道内的冷却水直至热水到来，造成时间和资源浪费。
2、由于医院所在位置水质较硬，混水阀使用时间长出水口会结晶，特别电子混水阀受影响更大，影响出水量，温度无法精确调节，而且混水阀制造材质的不同，损坏程度也不同，经常需更换维修，增加维护成本。
3、水温调节不准确，温差变化大，对婴幼儿健康影响较大，容易感冒或炀伤等其他安全事故，存在极大安全隐患。
针对以上存在的问题，分析原因，决定作出方案加以改造。
二、改造方案设想
把原来的混水阀取消，增加一套恒温装置，利用PLC进行自动智能控制，将冷水热水先混合在保温储水罐内，加以辅助功能使水温根据要求保持在设置范围，使用时自动供应。再利用触摸屏监测设备工作状态，全面实现对阀门、水量、液位、温度、等数据的监测与控制，在流量超限、水位超限、控制箱保护、阀门工作状态变化时，立即上报告警信息。使设备、热水供应使用更安全，更节能，保障婴幼儿生命安全。
三、设计要求及条件
1、热水温度能自动恒温；
2、可根据需要进行调节恒温温度；
3、能设定上水位和下水位；
4、有防止加水溢出装置；
5、有防止辅助电热管干烧装置；
6、在使用热水时辅助电热管不能通电工作，保障人员安全；
7、在出现上述情况时须有报警功能；
8、能满足供应每天沐浴人数约30-50人的水量。
四、改造方案描述
1、在婴幼儿科室末端增加一个保温储水罐，作为恒温储水装置。
2、罐上安装冷热进水管，冷热水管上安装电磁阀作为自动加水驱动装置。
3、在冷水管道上安装一个比例积分阀，对注入冷热水进行自动比例调节。
4、在罐内安装水位传感器进行补水和限水。
5、罐内安装辅助电热管，对罐内水温下降或外进热水没法达到水温要求时进行加热。
6、在储水罐内及混合进水管上安装温度传感器，作为水温调节的数据。当水位低于设定值时，设置PLC指令优先往罐内注入太阳能热水，在注入热水时罐内温度传感器把检测到的温度信号传送至PLC 中，由PLC将罐内的温度传感器的检测值与设定的温度值不断比较，同时不断地输出信号，当比较到罐内热水温度高于设定温度值0.2度时，冷水电磁阀打开，比例积分阀根据接收到的信号不断比较控制开度连接进行调节，使热水温度根据设定数据补充热水。当补充到罐内的热水温度达到设定值时，比例积分阀调节的方式由罐内的温度传感器检测的信号转换至混合水水管道上的温度传感器检测的信号与PLC设定的温度值进行不断比较，同时不断地输出信号，比例积分阀根据重新接收到的信号不断比较控制开度连接进行调节冷水注入量的大小使之混合管道上的热水达到设定温度要求，实现不断往罐内补充恒定热水，直至达到设定水位上限位置完成补水。
7、为了防止罐内注水溢出，在储水罐口下方30CM位置装设一条水位防溢流开关防止注水溢出，在罐内电辅热上方20CM位置安装一条防干烧开关进行防止辅助加热管干烧保护。
8、为了更直接地观察罐内水位及温度情况和便于科室人员操作，本系统采用触摸屏形式调节热水温度及监控设备运行情况。
9、因水箱不密封，罐内压力是正压的，需在供水管道上加装一个管道自动自吸泵，通过水泵自带的压力开关感到管道内压力变化自动供水，当使用热水时，压力降低，开关自动接通启动加压。
10、为了使用安全，在出水管道上安装一个水流开关，当使用热水时，水流开关反馈信号给PLC，PLC给出指令使辅助加热管停止工作，确保热水安全。
11、在改造过程中，发现加入的热水温度不准确，罐内温度不均，罐内上部温度比下部温度高，感应出的温度与混水管道温度比较数据不准确，加进的热水达不到要求，后来通过加一条循环水管及在循环水管增加一个电磁阀并接在加热管电源上进行控制，当辅助电热管加热时，自动自吸泵和电磁阀打开，加热时不断循环热水达到热水均匀目的。
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九、改造效果
通过采用PLC自动控制系统控制的恒温水箱与之前系统相比，热水供应稳定，温度常保持在设定范围内，减少了水资源的浪费，保障了医院婴幼儿的安全。达到了改造预期效果。
在制造工艺上，由于第一次制造，求证心彻，没考虑美化效果，制作工艺不够美观，排管排线工艺还有待改善，通过反复修改设计后，设备运行稳定，使用合理，整体效果较理想。
参考文献
[1]梁耀光, 余文. 工业控制新技术教程[M]. 华南理工大学出版社, 2014.
[2]倪震, 袁清萍. 维修电工实训指导教程[M]. 安徽大学出版社, 2010.
[3]韩相争. 图解西门子S7-200PLC编程快速入门[M]. 化学工业出版社, 2013.