基于PLC的水廠加氯切換器改造方案的實現

謝東輝

(潮州市竹竿山水廠，廣東 潮州 521000)

1 設計概術

當前自來水廠的生產流程基本都是取水—加藥—反應—沉淀—過濾—消毒—送水等工藝。其中消毒環節是提供安全飲用水的關鍵措施，通過投加消毒劑，殺死水體中對人體有害的微生物，達到國家飲用水標準[1]。雖然投加的消毒劑有多種選擇，如二氧化氯、次氯酸鈉、氯氨、 臭氧。漂白粉等，但由于成本，產量，消毒效果等原因，目前采用液氯消毒還是大中型水廠的主流消毒方式。

由于水廠的生產要求24 h不間斷的提供優質安全的飲用水，消毒劑的投加也不能中斷。即一組氯氣用完的情況下，自動切換至下一組繼續運行就變得又為重要，在液氯投加系統中，CCU切換器在液氯的投加過程中起著中樞的作用[2]。

它實時檢測氯瓶壓力的變化，當氯瓶壓力低于設定壓力時，實現自動切換，保證消毒劑連續不間斷的投加。2014年，本廠一臺切換器突遭雷擊損壞，導致無法實現全自動加氯，重新更換一臺切換器價格昂貴，供貨周期長，經檢查，切換器只是控制部分損壞，兩個電動球閥還能正常使用，故可考慮使用PLC替代CCU切換器。

2 控制要求

在不改變原有加氯管道的前提下，使用原有的兩個電動球閥和電接點壓力表，用PLC替代原控制器，保持原有控制器功能，即能在氯瓶氯氣即將耗盡時自動切換另一組投入運行，并顯示這組為空瓶，更換氯瓶后按復位鍵，表示又滿瓶，下次又可繼續切換，如此循環。并增加一些功能，即把各個閥門和氯瓶狀態傳回中控室，在閥門異常時及時報警，空瓶時提醒值班人員，便于管理人員及時掌握加氯間情況。

3 硬件選型

可編程控制器(PLC)是一種適用于工業控制環境，編程語言又接近傳統的工業繼電器的控制電路，是一種理想的，代替傳統的繼電器控制線路數字運算操作的電子裝置[3]。本方案由于比原控制器增加了一些功能，又要把信號傳回中控室，故在PLC選型上考慮使用繼電器隔離輸出比較安全，經過計算，輸出點數應在12點。三菱FX1s-30MR是一種有16點輸入，12點繼電器輸出的小型PLC，內部寄存器有帶掉電保持功能，這一點對本方案尤為重要，經過比較，最終確定使用三菱FX1s-30MR。

4 軟件設計

軟件流程圖如下圖1，加氯系統裝置圖如圖2，軟件梯形圖如圖3。

圖1 軟件流程圖

圖3 軟件梯形圖

加氯流程：加氯系統分為兩組，一用一備，打開1#電動閥門時用1#組氯瓶，當1#組氯氣即將用完時，壓力下降，當下降到壓力表設定壓力時關閉1#電動閥門，打開2#電動閥門，實現不間斷投加。

PLC各輸入輸出點、內部中間繼電器定義見表1～3。

表1 PLC輸入點定義表

表2 PLC中間變量定義表

表3 PLC輸出點定義表

表3(續)

PLC上電復位后，首先對兩個閥門狀態進行檢測，如果檢測到閥門是在M2或M3狀態則保持原樣，如果檢測到閥門是在M0，系統自動打開1#閥門。M1則自動關閉2#閥門。在正常投加的過程中，當氯瓶氯氣即將耗盡時，電接點壓力表動作，延時30s，如果信號仍然保持，控制器則認為氯瓶已經空瓶，自動切換至下一組繼續運行，并送中控顯示，提示值班人員可以更換氯瓶，更換完成后按復位鍵，空瓶顯示消除，為下一次切換做好準備，如果一直顯示空瓶，控制器是不會進行切換的。如此循環不斷。采用M400，M401掉電保持繼電器，主要是考慮到如果控制器顯示空瓶，但是突然停電，在下一次來電的時候能繼續顯示空瓶，不至于錯過更換氯瓶。

5 結束語

該改造方案總費用大概三千元，比起更換一臺新的切換器(七萬元)，價格更為低廉，且改造周期短，不影響正常供水，大大提高了水質安全的可靠性，同時也減輕了工人的勞動強度,防止人為操作失誤，經過三年的運行，也證明是穩定可靠的。

參考文獻

[1]張 帆. 城南水廠加氯間自控系統改造[J].科技風,2015(18):72-73.

[2]張春義,童禎恭,陶 濤.凈水廠中自動加氯系統探討[J].環境科學與管理,2006(3):44-46.

[3]張萬忠.可編程控制器應用技術[M].北京:化學工業出版社,2002:94-108.