PLC程序控制技術在工業(yè)水處理中的運用

李宇　韋曉航

摘要：可視化、可編程邏輯控制程序PLC，近年來在諸多領域內得到了廣泛的推廣與應用，工業(yè)水處理就是其中之一。針對工業(yè)水處理問題，本文采用可編程的PLC程序控制技術與計算機技術相結合的方法，通過設計與實現(xiàn)控站工業(yè)水處理系統(tǒng)來對工業(yè)生產(chǎn)過程中形成的廢水進行處理，并對工業(yè)水處理的基本工藝原理與系統(tǒng)配置進行詳細的研究。

關鍵詞：PLC；程序控制技術；工業(yè)水處理；運用

中圖分類號TP2 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2015）12-0054-02

工業(yè)發(fā)展水平是衡量一個國家綜合國力的重要指標，加快工業(yè)生產(chǎn)、推進工業(yè)發(fā)展勢在必行。由于在工業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢水，且工業(yè)發(fā)達地區(qū)附近水域往往受污染嚴重，因而必須要采取有效的水處理技術來對工業(yè)水進行有效的處理。同時，在水資源短缺現(xiàn)象日益加劇的今天，研發(fā)高科技、高效率的水處理技術不僅是工業(yè)水處理領域的責任，更是全人類的責任。所以，研究PLC程序控制技術在工業(yè)水處理中的運用具有極大的現(xiàn)實意義。

1.PLC程序控制技術處理工業(yè)水的基本工藝原理

根據(jù)某水處理廠設計的PLC控站工業(yè)水處理系統(tǒng)，對工業(yè)水處理系統(tǒng)的基本工藝原理進行分析，其主要處理步驟包括取水、加藥、沉淀、二次加藥、過濾和供水。首先，利用由變頻器控制的進水泵從工業(yè)廠附近的江河中進行抽水，將水放入水池內，利用變送器和傳感器進行水樣數(shù)據(jù)采集，并通過PLC控制程序對進水流量及進水池的水位進行控制。然后，往水樣中加入礬，并將加入礬的水送入管式混合器中進行攪拌混合均勻后，送入反應池進行反應，再在平流沉淀層中進行沉淀。最后，將沉淀出來的污泥經(jīng)由濃縮、脫水等操作后壓縮成塊運出，同時使用回收泵將沒有完全沉淀的水返回到管式混合器中進行再次攪拌沉淀，而對于沉淀完全的水加入氯進行消毒后，送入過濾池中進行過濾。值得注意的是，處理完后的工業(yè)水必須要進行余氯檢查，如果余氯不足則進行相應的補充，同時再利用反沖洗泵抽取一部分處理后的水對過濾池進行反復多次的沖洗，其余大部分處理后的水送入清水池，經(jīng)過一系列的質量檢測后，若達標則由出水泵將其直接排出，若不達標則需進行二次處理。

2.PLC控站工業(yè)水處理系統(tǒng)設計

根據(jù)工業(yè)水處理系統(tǒng)基本工藝原理分析，本文將基于PLC程序控制技術的工業(yè)水處理系統(tǒng)設計成三個分控制站的形式，即該系統(tǒng)整體由三個分控站共同組成。這三個分控站分別設在送水泵房、加藥控制間和過濾池，且每個分控站又分別配備有相應的實時監(jiān)控終端和本機機架。三個分控站之間通過設立專門的通信接口進行通信，而主機與分布式輸入/輸出機柜之間的通信則采用總線式方式進行。

設在送水泵房內的分控站主要負責對送水泵房內的送水泵進行控制，并對配電站和變電站的參數(shù)變量進行實時監(jiān)控與采集。這些參數(shù)變量主要有送水泵的出水壓力、出水流量，送水泵的開啟與關閉，其他高壓回路電流，變電站與配電站總進線的電壓、電流與功率和電機軸承溫度等。其控制的主要內容包括通過相關工作人員來實現(xiàn)對送水泵開啟與關閉以及運轉數(shù)量的控制，通過管網(wǎng)測點對壓力值進行測定與控制，使用變頻器調速技術對送水泵的水壓和送水量進行自動控制等；設在加藥間的分控站主要負責對原水數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，對工業(yè)水處理過程中的加礬、加氯、沉淀等環(huán)節(jié)的工藝進行實時監(jiān)控；設在過濾池中的分控站完成的主要任務是對過濾池的水位進行監(jiān)控，對過濾池的反沖洗進行自動控制。

該系統(tǒng)PLC機架的整體結構配置依次為電源、中央處理器、實時通訊模塊、模擬輸入模塊、模擬輸出模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊和設備獨立像素模塊，整體結構形式為梯形結構。模擬輸入模塊主要功能是利用傳感器或變送器將壓力、溫度、流量、液位等工業(yè)水處理過程中的各種物理量測量出來，然后將其轉換成電壓、電流等電信號，并隨著模擬過程的變化而發(fā)生相應變化。模擬輸出模塊主要完成將從計算機設備中輸出的數(shù)字計算結果轉成相應的模擬信號，從而實現(xiàn)對電機、閥門等裝置的控制。它通常由D/A轉換器、數(shù)據(jù)緩沖器等部分元件組成。

3.處理系統(tǒng)的配置

3.1系統(tǒng)軟件配置

基于PLC程序控制技術工業(yè)水處理系統(tǒng)的軟件主要有PLC編程軟件、通信軟件和上位監(jiān)控組態(tài)軟件。將在Windows 7系統(tǒng)和一個64位的Rs Logix軟件包環(huán)境下編寫的梯形PLC邏輯控制程序存儲在控制器中，用于對整個工業(yè)水處理流程進行控制。它是過程控制的核心與關鍵，在整個系統(tǒng)當中發(fā)揮著至關重要的作用。該軟件包不僅提供了靈活的編輯器、可視化的窗口操作界面、強大的數(shù)據(jù)庫編輯器和可靠的通信等一系列用戶所需的和希望實現(xiàn)的各項功能，而且具有軟繼電器控制功能和在線編輯功能，以及輸入/輸出模塊地址的自動分配功能。數(shù)據(jù)庫開發(fā)采用SOL server 2008軟件實現(xiàn)，該軟件具備強大的數(shù)據(jù)備份與恢復功能，同時還支持多語言編寫，可以大大增強數(shù)據(jù)庫的可靠性和完整性。

3.2系統(tǒng)硬件配置

工業(yè)水處理系統(tǒng)硬件結構主要設有三臺分控站、在線實時監(jiān)控設備、打印機、電源和一系列微機設備等。三臺分控站上文已有所介紹，這里不再贅述。在線實時監(jiān)控設備主要用于對工業(yè)水處理各個環(huán)節(jié)以及其他設備的工作狀態(tài)進行全方位實時監(jiān)控。當設備出現(xiàn)異常時及時發(fā)出警報，通知工作人員對異常進行及時恰當?shù)奶幚恚瑥亩ＷC設備的正常有序運行。打印機主要負責將記錄各種參數(shù)狀態(tài)的報表打印出來，便于有關工作人員的分析及使用。電源主要負責為整個工業(yè)水處理系統(tǒng)的運行提供所需電能，其供電的及時可靠是工業(yè)水得以順利處理必不可少的重要條件。微機設備主要用于記錄、存儲、顯示工業(yè)水處理過程中產(chǎn)生的一系列參數(shù)，以及處理過程中發(fā)生的各種故障及其原因，以便以后參考需要。

3.3系統(tǒng)通信配置

對于任何一個系統(tǒng)而言，通信的及時順暢是系統(tǒng)正常、安全、穩(wěn)定、可靠運行的重要保障，是信息傳輸?shù)闹匾ǖ馈Ｍㄐ欧绞降脑O置對整個系統(tǒng)的運行效果與實用程度等具有重要的影響。本系統(tǒng)PLC程序控制器通信模塊的配置主要包括適配器、控制器、傳感器等。適配器用于對輸入、輸出數(shù)據(jù)進行實時更新，控制器用于對整個系統(tǒng)處理過程進行控制與監(jiān)督，而傳感器則用于數(shù)據(jù)信號的采集與處理等操作。通過構建工業(yè)水處理廠局域網(wǎng)，按照相關網(wǎng)絡協(xié)議、設置相應的接口將各個設備接入網(wǎng)絡之中，實現(xiàn)各設備之間的相互通信。

4.總結

綜上所述，應用PLC程序控制技術所設計出的工業(yè)水處理系統(tǒng)，不僅大大提高了水處理系統(tǒng)的自動化程度和，實現(xiàn)了對配電站與變電站參數(shù)、渾濁度、酸堿性、電導率等各個參數(shù)的采集與監(jiān)控，實現(xiàn)了水處理系統(tǒng)的高度集成化，而且使得系統(tǒng)具有良好的運行穩(wěn)定性和更強的實用性。總之，該系統(tǒng)還需進一步的完善，這對今后工業(yè)水處理技術的研究與發(fā)展具有極其重要的借鑒作用和意義。