基于PLC水廠自控系統的探究

袁洪

摘 要：文章介紹華東地區主用的航務控制語音終端設備EE300的結構、機理、功能、相關排故技巧及狀態檢測方法，并由此提煉總結出未來中國民航業航務控制設備數字化研制列裝、分布式聯網部署、快速維護保障的三大趨勢走向。

關鍵詞：PLC；水廠；自控系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）30-0019-02

隨著城市經濟的快速發展，供水問題日趨突顯。而自來水廠規模的逐步拓展，使各類控制技術與設備的應用范圍逐步擴大，其中，基于PLC自控制系統的應用最多。盡管基于PLC控制系統的廣泛運用為自來水廠創造的社會效益和經濟效益比較可觀，但相關技術人員也應意識到其缺陷，并對其優劣勢進行匯總分析。為此，下文將具體闡述在自來水廠中基于PLC自控系統的應用。

1 某水廠供水工藝

某水廠為紹興水務集團下屬主力水廠，設計供水能力50萬噸/天。水廠位于紹興地區，為山地高位水廠，根據凈水工藝分成38 m平臺和52 m平臺。水廠以水庫水為水源，通過9.6 km的引水隧道輸送到水廠。出廠配水全部依靠重力流方式，由2根D N2000出廠管并入城市供水環網。

2 水廠自控系統概述

水廠采用PLC+PC方式構成集散型自控系統。PLC系統由5個主站和多個附屬子站組成。其中主站由CPU模塊、以太網模塊、網卡、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊等組成。子站通過ControlNet網，經同軸電纜和主站通信。PLC主站和子站分別安裝有PANEL VIEW、PLUS1000和PANEL VIEW 550觸摸屏界面。

PC（上位機）系統采用服務器一客戶端的分布式系統。2臺冗余的服務器進行人機界面和數據服務的互備，確保控制系統運行的不間斷性，其中服務器操作系統為WindowsServer 2003；數據庫軟件采用SQL SERVE2005。上位機每分鐘自動將各字段的歷史數據存入數據庫，并通過EXCEL編程，自動生成各類型的報表。

整個水廠自控系統采用光纖環網通信，自控系統與其它網絡邏輯隔離，生產網絡邊界處由防火墻控制訪問。

3 PLC系統各部分組成

3.1 原水提升泵房控制站

該控制站設于提升泵房，主要負責監控提升泵、變頻器、進水閥門組、調流閥、高壓配電系統電氣參數檢測、低配柜等的設備和儀表，實現提升泵的一步化開啟、關閉，進水閥門組開閉控制，調流閥的開度調節，高低壓配電電氣參數上傳等功能。

一旦水庫水位越過設定水位，取水則應借助兩個調流閥的開度實施調整，從而實現自流進水；一旦水位比設定水位低，則依靠多臺取水泵進行取水，借助對水泵電機頻率進行調節的方式調節進水量。

調流閥的控制方式有手動、中控兩種。提升水泵的控制方式有手動、中控和自動控制三種。中控時，通過計算機界面下達命令，可一步化開關相應的取水泵和其進出口閥門.或者單獨開關某個閥門或水泵。自動控制時，PLC根據上位機界面上設定的“每小時取水總量”，通過變頻，自動調節各水泵的運行負荷。泵房采用變頻器，其附帶通信模塊，通過總線，實現與PLC站的數據通信。

3.2 加氯控制站

該站設定在加氯間，多用于對有關儀表與設備進行監控、加氯。加氯系統包括漏氯檢測及中和裝置、液氯投加、氯瓶自動切換三種。液氯投加時可使用真空加氯機，主要有后加氯、前加氯、出廠水補氯三種。其中，后加氯是指利用復合環自動加氯的手段進行濾后加氯，也就是說在依照濾后余氯與濾后水流量的PID反饋控制方式后組成的復合環控制；加氯機依照設置的投加率與原水流量的變動對加氯量進行自動調節；前加氯則采取原水流量配比的控制手段。出廠水補氯設置將出廠水補氯點設于清水池出水管上的方式，借助出廠水余氯反饋從而實現對出廠水余氯的自動控制。

3.3 加藥間控制站

該站設于加藥間，主要負責礬液、石灰的自動配置和投加，沉淀池進水閥門開閉控制，沉淀池刮泥機運行和反應沉淀池自動排泥等功能。

充分發揮出PLC的自動配礬（堿）與自動切換礬（堿）池等諸多作用，同時廣泛地收集溫度、原水流量、PH值、反應池PH值、濁度等諸多參數，站在整體的角度運用對其適用的公式，將礬（堿）投加量求出來，并實施控制。

石灰投加系統選取依靠PLC系統控制的成套設備，加藥間控制站以DP總線與通信模塊傳輸系統數據。石灰投加的目的有：①助凝；②對出廠水的PH值進行調節。

反應池及沉淀池排泥子系統是加藥間控制站下的子站。該子站實現反應池及沉淀池的定期排泥，并通過Rs-485總線監控各沉淀池刮泥機PLC站。

3.4 沖洗泵房控制站

該站設于反沖洗泵房，主要負責監控濾池濾格、水質間、鼓風機、空壓機、反沖洗水泵、取樣泵、自用水泵、增壓水泵等的設備和儀表，實現濾池濾格恒水位控制、濾格自動反沖洗操作、反沖洗泵房設備自動控制、濾池水質間儀表參數檢測和上傳等功能。

水廠的V型濾池共有20個濾格。整個濾池系統由1個反沖洗公共PLC主站、20個濾格子站等來控制，其中濾格主站和子站采用CONTROLNET控制層網絡實現通信。3臺鼓風機、3臺反沖洗泵、2臺壓縮機由主站控制，各濾格的氣動進水、排水閥和氣沖、水沖閥、排氣閥及清水閥、濾格液位儀、水頭損失計由各濾池對應的子站控制。系統實現每單個濾格的恒水位自動控制，并根據各濾格運行時間，建立沖洗等待隊列，按先進先出的原則實現各濾格的按序自動反沖洗過程。

在濾格子站安裝有PANELVIEW 550人機界面。可通過該現場界面對每單個濾格的氣動進水、排水閥和氣沖、水沖閥及排氣閥進行開關控制，并可設定清水閥開度。

自用水子站負責廠區DN200自用水管網的恒壓供水，通過對3大2小共5臺自用水泵的增減及變頻控制，使自用水管網的壓力保持在0.3 MPa附近。

3.5 污泥脫水系統控制站

該站設于污泥脫水車間，主要負責監控污泥脫水系統及輔助設備、反沖洗廢水調節池、污泥脫水配電系統等的設備和儀表。其中，污泥脫水系統采用2臺板框式壓濾機，由自成體系獨立運行并通過DP總線連接到水廠自控體系。

4 水廠上位機監控系統

各PLC主站與中央控制室的各服務器、工作站、交換機通過光纖環網通信。上位機采用服務器一客戶端方式.包活2臺互為冗余的服務器和4臺客戶端工作站，采用FACTORY TALK VIEW SE作為編程軟件，構建基于以太網的中央監控系統，實現全廠的生產運行監視、生產調度、水質監控和數據服務等功能。通過中央控制室的工作站主機，可以實現全廠工藝設備的運行狀態、工藝過程參數的采集和監視；通過遠程控制相關設備、設定運行參數，配合工藝運行過程可實現優質制水。

5 PLC技術在水廠各分站中的應用

5.1 取水泵站的PLC技術應用

①檢測參數包括：可對溫度、原水PH值、原水進水閥超限位報警、原水進水閥限位開關、流量、濁度、原水進水閥開度以及原水進水閥故障報警進行檢測。

②主要功能有：向監控計算機傳輸運行參數與吸水井、原水泵的運行狀態；可接收監控計算機的命令，并付諸實踐。

5.2 加藥的PLC技術

①檢測參數有：計量泵與計量泵變頻裝置手/自動；計量泵沖程、計量泵變頻裝置及其故障檢測；溶液池以及溶解池液位的超高位報警以及連續檢測；計量泵、攪拌器開停；攪拌器開停等等。

②主要功能有：向監控計算機傳輸加氯設備、加藥泵、藥池等的運行參數與運行狀態；可接收監控計算機的命令，并付諸實踐。

5.3 公共沖洗的PLC技術

①檢測參數有：出口旁路的閥的手/自動、故障、開關；反沖洗鼓風機的故障、開停、手動/自動；出口閥的故障及開關狀態、手/自動；反沖洗水泵故障、開停、手/自動等。

②主要功能有：利用FIPW AI'實現子站和主站間網絡連接，確保子站和主站在系統上互為后備，在子站被編寫濾池的反沖和運行程序。如此即可有效保證系統的安全性，再加上濾池的控制系統的電纜線數量不多，因此更便于檢修。

5.4 沉淀池PLC技術

①檢測參數有：沉淀池分管進水閥開關位置限位、沉淀池分管進水閥故障狀態、SCD、沉淀池分管進水閥開關狀態、沉淀池分管進水閥（手/自動狀態）、沉淀后濁度、沉淀池水位；排泥機手/自動；排泥機運行/停止狀態、排泥機故障、排泥機前進/后退等。

②主要功能有：依照污泥的時間周期或者濃度的開關作出是否要排泥的決策；結合生產的實際需求決定停用或者啟動沉淀池；接收并實施監控計算機的命令。

6 結 語

伴隨PLC技術在水廠自控系統內的普及與運用，水廠自控系統正在朝著生產信息集成、信息采集、信息傳遞、企業的生產工藝調度、生產水質監控、自動投加藥的方向發展。

在此大環境下，應積極地將計算機軟件技術廣泛地運用到水廠的營銷、生產、辦公等上，針對企業生產技術進行全方位地優化升級，建立起現代的、相對規范的信息化管理系統。

參考文獻：

[1] 吳紅蘭，紀濤.基于PLC控制技術實現水廠自控系統的設計 [J].測控技 術，2006（25（7）.