PLC在自來水廠自動化控制系統中的應用

李峻

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活質量不斷的提高，對于水質的要求也越來越高，而PLC在自來水廠自動化控制系統中應用可以有效的提高水質、降低能耗。基于此，本文通過對自來水廠自動化控制系統存在的問題及PLC控制模式進行分析，論述了PLC在加藥系統、加氯系統、V型濾池、中控室計算機監控系統中的具體應用。

關鍵詞：PLC；自來水廠；自動化控制系統

前言：在我國城市化建設過程中，自來水廠起著非常重要的作用，人們的日常生活、生產用水都需要自來水廠進行供應。自來水廠主要起著水質凈化處理、水質沉淀處理等作用，同時為穩定供水提供保障。隨著科學技術的不斷發展，自來水廠實現自動化控制成為人們關注的重點，而PLC在自來水廠自動化控制系統中的應用為其生產運行提供穩定、可靠的保障，同時也降低了成本。

1自來水廠自動化控制系統存在的問題及PLC控制模式分析

1.1自來水廠自動化控制系統存在的問題

現階段，我國自來水廠基本實現了自動化控制，但是在實際運行過程中，仍然存在著一些問題。1）我國很多自來水廠并沒有真正實現全部自動化。這樣情況主要體現在兩個方面：其一是我國的自來水廠管理水平和生產工藝都是非常有限的，在自動化控制系統運行過程中，受操作人員的主觀因素影響非常大。這種情況下，導致不得不將一些設備改為手動控制，嚴重浪費了自動化控制系統的資源。其二是技術方面的限制。我國自來水廠的自動控制系統基本上都是從國外引進的，系統中的各個設備經常會出現通訊和兼容問題，使得生產過程中受到了嚴重的阻礙。2）我國的自來水廠在改造和設計過程中，自動化控制的優勢沒有完全發揮出來，同時也沒有達到自來水生產節能、可靠、穩定等目的。除此之外，在設計系統過程中，沒有自上而下、統一調度、逐層深入進行設計，使得自來水廠自動控制環節經常出現問題。

1.2 PLC控制模式

一般情況下，PLC控制模式主要分為三種，即三級控制。其一是各個PLC工作站都需要對各類儀表的設備狀態、參數以及數據進行實時監測，從而實現對系統的自動控制。其二是中心控制室中的每一個管理人員都需要通過計算機對中控室進行手動控制。其三是根據自動化系統的每個工作位置對現場的操作人員的職責進行分配，從而對系統中的控制箱、操作臺以及PLC面板進行手動操作控制。自來水廠可以根據生產的實際需要，靈活的選用這三種控制模式。水處理環節中的加氯和加藥系統需要采用PLC自動化控制，系統其它的生產環節可以使PLC與人工操作裝置相互配合，在中控室中進行手動控制，并不需要追求自來水廠的全部自動化控制。

2 PLC在自來水廠自動化控制系統中的應用

2.1在加藥系統中的應用

自來水廠中水處理過程中，在加藥時，干擾因素非常的多，同時延時比較長，并且非線性變化比較復雜。而將PLC應用到加藥系統中，能夠有效的實現加藥的自動化控制，大大減輕了勞動力、降低了藥耗、提高了水質，并且減少了企業成本的投入。而PLC在加藥系統中的應用，主要是采用流動電流（SCD）的方法，將自來水廠中原來的水流量作為前饋變量，將加藥之后水樣的SCD值作為反饋變量。然后利用PLC對接收到的AI信號與自動化系統中預先設定的最佳值進行比較分析，其中AI信號是流動電流信號，大約為4-20mA。這樣就可以將AO信號輸出，AO信號與AI信號一樣都為4-20mA，從而實現對加藥計量泵變頻器的控制。在此期間，SCD值會無限逼近預先設定的最佳值。保證了沉淀池濁度一直處于最低范圍內，這樣會形成一個前饋、反饋的閉環自控系統，從而實現加藥系統的自動化控制。

2.2在加氯系統中的應用

自來水廠中水處理過程中，加氯系統主要分為兩個步驟，其一是前加氯，其二是后加氯。其中前加氯主要是根據原水流量所占據的比例對其進行加氯。后加氯主要是應用復合投入控制方式對其進行加氯，后加氯是在前加氯完成之后進行的。控制投加率能夠有效的管控水流量的比例投加，而PLC在加氯系統中的應用主要是對流量投加比例和投加率進行控制來實現加氯系統的自動化控制。體現在以下兩個方面：1）在利用復合投加控制方式加氯過程中，PLC對余氯值和過濾之后的流量信號進行控制，從而實現加氯機的自動化控制。2）PLC通過輸入前饋變量（原水流量信號）和反饋變量（加氯之后的水樣），然后應用PLC中的PID規則輸出AO信號，以這個信號來控制加氯機，從而形成閉環自動控制。這樣余氯值會一直圍繞著設定值進行變化，從而保證自來水廠中的水余氯達標。

2.3在V型濾池中的應用

自來水廠中的V型濾池涉及到的設備主要有調節閥、反沖洗泵、PLC柜、氣動閥門、沖洗鼓風機以及超聲波液位計等。PLC在V型濾池中的應用主要有三種控制運行的方式，分別為現場、中控和自動。其中自動控制運行過程中，PLC主要是通過分析沖洗周期和阻塞過濾層的程度，來判斷V型濾池中是否需要沖洗。如果需要沖洗，PLC會將信號自動輸出，打開調節閥，關閉進水閥，使V型濾池中的水位降低，這樣可以避免水資源的浪費。當水位到達最低點時，將排水閥打開，具體操作步驟如下：首先啟動鼓風機，將相應的氣動閥門打開，進行氣洗。其次，啟動沖洗泵，將相應的閥門打開，這樣就可以實現氣水反沖洗。最后將鼓風機和其中的閥門關閉，進行最終的水洗。在此期間，對V型濾池水位恒定的控制、故障保護以及自動反沖洗，全部有PLC自動控制完成。

2.4在中控室計算機監控系統中的應用

PLC在自來水廠中控室計算機監控系統中的應用，要利用Ethemet通訊聯絡使每個PLC主站實現資源共享。這樣PLC的各個主站之間會形成一種聯系，當PLC主站利用通訊聯絡對本站進行操作顯示的同時，能夠兼顧了解其他PLC主站的運行情況。選擇中控室監控系統軟件時，要選擇現代最新的軟件，如FIX軟件。這個軟件功能非常強大，它的人機界面交互非常優渥，而且能夠根據各個自來水廠不同的需求進視頻動畫鏈接，使工作人員能夠更加直觀的觀察自來水廠的自動化控制系統的運行 情況。除此之外，PLC在監控系統中的應用，共設有11個監控窗口，分別是自動化總覽監控窗口、提升泵站監控窗口、送水泵站監控窗口、V型濾池監控窗口、加藥間監控窗口、回收泵房監控窗口、公共沖洗泵房監控窗口、反應沉淀池監控窗口、加氯間監控窗口、一次系統監控窗口、低壓配電監控窗口。這些監控任務全部有PLC自動控制完成。

結論：綜上所述，PLC的應用，可以降低自來水廠的能耗和藥耗，實現自動化生產，同時大大減輕了勞動強度。經過上文分析可得，PLC在加藥系統中的應用，能夠有效的實現加藥的自動化控制；在加氯系統中的應用，能夠有效控制流量投加比例和投加率，從而實現加氯系統的自動化控制；在V型濾池中的應用，能夠自動判斷V型濾池中是否需要沖洗；在中控室計算機監控系統中的應用，可以使每個PLC主站實現資源共享。因此，將PLC應用到自來水廠自動化控制系統中非常重要。

參考文獻

[1]陳榮彬.PLC在自來水廠自動化系統的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（10）：136.

[2]溫曉峰.芻議PLC在自來水廠自動化系統中的運用[J].電腦與電信，2016（Z1）：101-103.

（作者單位：廣州東芝白云自動化系統有限公司）