陈鸿桂　付　斌　朱秋平　李华章

(1.武汉工程职业技术学院　湖北　武汉：430080；2.武钢大治铁矿　湖北　黄石：435006；

3.武钢程潮铁矿　湖北　鄂州：436051)



公共卫生间自动冲水装置的PLC控制

陈鸿桂1付斌1朱秋平2李华章3

(1.武汉工程职业技术学院湖北武汉：430080；2.武钢大治铁矿湖北黄石：435006；

3.武钢程潮铁矿湖北鄂州：436051)

摘要介绍了利用一台PLC控制20个公共卫生间的自动冲水装置，这种装置克服了传统冲水装置的缺点，控制程序简洁，能大大降低自来水的消耗，具有很好的应用价值，能够取得较大的经济效益和社会效益。

关键词公共卫生间；自动冲水；PLC控制；节水装置

1概述

我国是世界上最缺水的国家之一，人均水资源不到世界平均数的1/4。现实的情况是，我们对水资源的浪费十分严重，生产、工作和生活中用水 “大手大脚”的现象随处可见。武钢大治铁矿有2栋单身公寓楼，一栋单身公寓楼有6层，每层有2个水槽式公共卫生间，共12个卫生间。另外一栋单身公寓楼有4层，每层有2个水槽式公共卫生间，共8个卫生间，二处单身公寓楼共计20个水槽式公共卫生间，都采用浮球阀控制，无论是否有人使用，每间隔约5分钟自动冲水，特别夜晚和节假日浪费惊人，以2014年为例，平均每月消耗2979.5吨水，按2.88元/吨水计算，每月水费8581元，全年水费10.297万元，见表1。显然，这种冲水方式对水资源浪费十分巨大，必须加以改造。

PLC功能强大，使用方便，可靠性高，适应性强，广泛用于工农业生产和日常生活的诸多领域。很多公共场所，如学校、商场、车站、医院、敬老院、厂矿车间及职工宿舍、单身公寓的卫生间都采用水槽式，其自动冲水装置可以采用PLC实现自动控制。对上述2栋单身公寓卫生间自动冲水装置改造后，预计可以节约用水60%左右，经济效益和社会效益显著。

表1　2014年单身公寓公共卫生间用水量及水费

2自动冲水装置控制系统设计

公共卫生间自动冲水装置采用PLC控制。当使用者离开卫生间时，PLC打开电磁阀对水槽冲洗，几秒钟后电磁阀关闭，停止冲水。冲洗时间由控制程序设定，卫生间没有人使用时，电磁阀一直关闭，水槽不能冲水。

2.1硬件设计

硬件设计是重点，20个卫生间的自动冲水装置用一台西门子CPU控制，选用性价比较高的CPU222 AC/DC/继电器输出(8输入/6输出)；由于CPU222的I/O点不够用，需要增加数字量扩展模块EM223DC /继电器输出(16输入/16输出)，其地址为I1.0～I2.7、Q1.0～Q2.7；在每个卫生间合适位置安装一只欧姆龙光电开关K(对射型)，有人检测范围为10m；每个卫生间需要一只AC220V的电磁阀HV，打开或关闭水槽的冲水管道。PLC的I/O地址分配如表2所示，光电开关接线图如图1所示。

表2　控制系统I/O地址分配表

图1　光电开关接线图

PLC控制自动冲水装置的接线图如图2所示。由于20个公共卫生间分散在二栋楼房里面，距离PLC较远，信号传输导线较长将会导致信号衰减过多，可能使PLC及电磁阀不能正常工作，因此，必须采用中间继电器转接，所有的中间继电器均安装在PLC附近。光电开关S1～S20的常开触点分别与中间继电器K1～K20的线圈串联，中间继电器K1～K20的常开触点分别接PLC的输入点I0.0～I2.3。PLC的输出点Q0.0～Q0.5、Q1.0～Q2.5分别接中间继电器K21～K40的线圈，其常开触点分别与电磁阀HV1～HV20的线圈串联。选用欧姆龙DC24V中间继电器，其最低吸合电压约为20V就能可靠工作。所有的DC24V电源均为独立的开关电源。为了减少信号在传输导线上的电压降，所有的连接导线均采用截面积1.5mm2的铜导线，如果有电磁干扰，可以采用屏蔽导线。

图2　自动冲水装置接线图

由于光电开关及其电源安装在卫生间内，环境潮湿，长时间有可能损坏，因此，可以在中间继电器K1～K20的常开触点上分别并接手动按钮SB1～SB20，当光电开关或电源损坏时，手动冲洗水槽，图2中没有画出手动按钮。

2.2软件设计

自动冲水装置的PLC控制程序涉及到电磁阀接通(冲洗)定时，在程序中要使用定时器，如果采用最常用的接通延时定时器，将会使控制程序复杂，为了简化控制程序，应该采用断电延时定时器，程序简洁是本控制系统的显著特点。

当使用者进入卫生间时，光电开关的触点立即动作；当使用者离开卫生间时，其触点复位，电磁阀通电，冲洗水槽，同时断电延时定时器开始计时，设定时间到，定时器触点复位，电磁阀关闭。如果卫生间有多人同时使用，那么最后一人离开时，才能开始冲水，20个卫生间的自动冲水控制都是如此。

自动冲水控制程序的流程图如图3所示。当有人进入卫生间时，光电开关S1的常开触点闭合，中间继电器K1线圈得电，其常开触点闭合，PLC的输入继电器I0.0得电，其常开触点闭合、TOF定时器接通，其常开触点闭合；I0.0常开触点闭合的同时常闭触点也断开，PLC输出继电器Q0.0不能得电，那么接在Q0.0上的中间继电器K21线圈不能得电，其常开触点不能闭合，电磁阀HV1也不得电；当使用者(或最后一位使用者)离开卫生间时，I0.0失电，其常开触点断开，常闭触点闭合，电磁阀HV1得电，冲洗水槽，同时TOF定时器开始计时，5s时间到，其常开触点断开，电磁阀HV1失电，停止冲水，定时器也停止工作。

图3　自动冲水控制程序流程图

3结束语

本装置取代浮球阀冲水装置后，虽然增加了设备投资，但由1～2个月节约的水费便可以收回控制设备的投资成本，得远远大于失。与浮球阀冲水装置相比，本装置还大大降低了设备故障率，大大减少了设备保养、维护工作量，节约了设备运行成本。本装置既可以应用于单个公共卫生间，又可以应用于多个公共卫生间，卫生间数量越多，优点越显著。本装置应用场合广泛，应用前景广阔。

参考文献

[1]廖常初.S7-2000PLC编程及应用 [M].北京:机械工业出版社,2013.

(责任编辑：李文英)

Application of PLC Control Flushing Device in Public Toilet

CHEN Honggui1FU Bin1ZHU Qiuping2LI Huazhang3

(1.Wuhan Engineering Institute, Wuhan 430080, Hubei；

2.Wuhan Iron Ore Daye, Huangshi 435006, Hubei；

3.Wuhan Iron Ore Chengchao, Ezhou 436051, Hubei)

Abstract:This paper describes the use of a PLC controlled automatic flushing device in 20 public toilets. This kind of device overcomes the disadvantages of conventional flushing device with novel design and simple control procedures. Above all, it can greatly reduce the consumption of water; it is of great value and will achieve greater economic and social benefits.

Key words:public toilet; flushing; PLC control； water-saving device

作者简介：陈鸿桂(1981～)，男，讲师.E-mail： mcs8031fb@163.com

收稿日期：2015-08-24修回日期：2015-10-10

中图分类号：TP273

文献标识码：A

文章编号：1671-3524(2015)04-0047-03