水廠管理自動投藥系統的研究

摘要：本文研究的主要內容是通過液位儀表、流量儀表、濁度儀表與PLC控制技術相結合，在自動投藥過程中提高投藥精度，使投藥濃度準確地滿足實際需要，達到準確的自動投加混凝劑。

關鍵詞：水廠自動投藥；PLC

1.引言

當今社會，經濟飛速發展，人們對自來水的水質要求越來越高，因此供水工藝的科學技術也必須與時俱進。在自來水生產流程中，投藥系統是非常好重要的環節，因為它直接影響到水處理的后續工藝效果，也就是說如何準確地控制混凝劑投加量對沉淀、過濾、消毒的影響都很大，直接關系到水廠的出水水質。本文研究的主要內容是通過液位儀表、流量儀表、濁度儀表在自動投藥過程中提高投藥精度，使投藥濃度準確地滿足實際需要，達到準確的自動投加混凝劑，保證出廠水質的情況下降低藥耗。

2.自動投藥系統的構成

2.1凈水處理工藝

要實現水廠的自動控制，達到優質供水目的，首先必須了解水廠的凈水處理工藝，水處理的流程一般包括混凝、沉淀、過濾、消毒四個重要環節。工藝處理構筑物包括：穩壓投水井、凈水間、清水池、送水泵房、廢水回收水池、投藥間、加氯間、鼓風機房等。投藥工序是給水處理中至關重要的一個環節，而長期以來如何實現投藥的自動化是供水行業非常關注的課題之一。由于受到原水濁度、PH值、投水流量、原水溫度和其他水質污染的影響，投藥絮凝過程是一個非常復雜的反應過程，經過多年實踐的結果我們得出如下的關系：加藥間規模按8x104m3/d的處理水量計算，混凝劑夏季采用堿式氯化鋁，冬季采用硫酸鋁，混凝劑最大投加量60mg/1， 助凝劑采用水玻璃。藥劑混合采用管式靜態混合器混合。

2.2 投藥控制系統

考慮到控制系統的安全性和可靠性，投藥控制系統采用PLC組建的系統主要包括混凝投藥控制、投藥控制和反饋調節控制。其系統結構框圖如圖2所示。

圖1 投藥控制系統結構框圖

2.3測量儀表的選擇

（1）電磁流量計選擇。本研究采用的電磁流量計型號為DEM41FH12SB1AS3/50*M21B11ABAB。該流量計為分離型流量計，它包括傳感器和變送器，其中變送器具有高清晰度背光LCD顯示，能同時顯示實際流量及累計流量，具有自檢及自診斷功能。變送器的工作電源有加藥間的控制柜提供，信號直接送給加藥間的模擬量模塊。

（2）濁度儀的選擇。濁度儀可以用來檢測原水和沉淀池出水濁度，比較水廠的出水水質。本文采用的濁度儀為SS6型，該儀表不與水樣接觸，能減少漫射光帶來的影響；分辨率100NTU以下為0.01NTU，儀表的響應時間為最初響應30s，變送器防護等級為IP54；工作電源為220VAC，50Hz。

（3）計量泵的選擇。為準確投加混凝劑，保證出廠水質，需要采用變頻器對計量泵進行控制。變頻器接受來自PLC的控制信號，改變頻率，控制混凝劑的投加。本文計量泵采用AA9型，流量為2000L/h，防護等級為IP55，絕緣等級為F級，工作壓力0.15MPa，供電電源380VAC。

3.控制系統PLC實現

（1）系統資源分投?；炷端幙刂剖钦麄€凈水廠控制系統的一部分，是關系到水處理效果的重要環節，故在加藥間設置一個PLC分站，PLC選用GE公司的90-30系列，處理器模塊型號為IC695CPU310，共計一個；它有10M以太網口以及2個串口，支持Serial I/O，內置串口支持Modbus RTU主/從，支持Profibus DP從，支持DeviceNet主/從，CPU有3個指示燈，指示不同功能的狀態；電源模塊型號為IC695PSA040，共計一個；16通道4～20mA模擬量輸入模塊共計兩個，型號為IC694ALG223； 16通道繼電器開關量輸出模塊共計兩個，型號為IC694MDL940； 每個輸出接點控制能力為240VAC，2A，32通道開關量輸入模塊共計兩個，型號為IC694MDL660；通訊模塊型號為IC695ETM00，共計一個；8通道4～20mA模擬量輸出模塊，共計一個，型號為IC694ALG39；通過安裝機架IC695CHS016安裝在控制柜內，底板同時支持新的 PCI 總線和 S90-30的 Smart 串行總線所有新老模塊都支持帶電插拔——I/O模塊、通訊模塊、CPU、電源模塊。

（2）PLC的外部接線圖。

圖2 PLC外部接線圖

4.結論

由圖3可知，通過PLC與計量泵、電磁流量計、濁度儀的結合，構成基于PLC 的投藥自動化控制系統該系統不但促進了自來水生產自動化技術的發展，而且確保了投藥量的準確性從而降低了生產成本。

圖3 采用PLC投藥系統前、后原水濁度-投藥量曲線

參考文獻：

[1]李翠云等.PLC混凝投藥復合控制系統的設計.自動化儀表，2009.11

[2]田永利等.自來水廠自動控制系統的設計與實現.現代電子技術，2005.4

作者簡介：

劉曉梅（1964.12- ），女，漢，吉林長春人，本科，學位：碩士，教授，吉林工程技術師范學院，研究方向：電氣工程及其自動化。