PLC在自來水廠自動化系統中的運用探究

王躍峰 宋垚

[摘? ? 要]經濟的飛速發展使城市中的各項基礎設施都得到了完善。自來水廠是一項基礎設施，其與社會的發展，以及人們自身的利益都有著緊密聯系。因此，如果自來水廠在運行期間無法確保安全性與可靠性，將會導致其作用無法得到合理發揮。在此該背景下，針對大量實踐內容進行研究，適當引入PLC，進而使自動化系統能夠得到進一步完善的，滿足應用需求。

[關鍵詞]PLC;自來水廠;自動化系統;可靠性高

[中圖分類號]TU991.62 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–00–02

Application of PLC in Automation System of Waterworks

Wang Yue-feng， Song Yao

[Abstract]With the rapid development of economy， all kinds of infrastructure in the city have been improved. Water plant is an infrastructure， which is closely related to social development and people's own interests. Therefore， if the safety and reliability of the water plant cannot be ensured during operation， its role will not be brought into reasonable play. In this context， a large number of practical contents are studied， and PLC is properly introduced， so that the automation system can be further improved to meet the application needs.

[Keywords]PLC; waterworks; automation system; high reliability

自動化技術的飛速為不同行業的發展都注入了新鮮活力，例如，在自來水廠自動化系統設計過程中引入PLC，從而降低自動化系統在運行期間的能耗量，提高出水水質，使企業在運行過程中的整體經濟效益能夠得到進一步提高。從現階段，自來水廠對PLC的家庭應用情況呈現了安全性高、成本低等特點，通過對其進行應用，能夠實現對水廠的管理與監控，這對于水廠的穩定運行來說意義重大。因此，要加強對自來水廠中自動控制系統中對PLC運用的研究。

1 PLC技術特點

目前，許多自動化系統中都應用了PLC，合理應用PLC，可以使自動化系統在應用過程中的智能化和自動化得到進一步提高，而且系統在運行過程中穩定性也能夠得到提升，滿足應用需求。通過人們長期對PLC的研究可以發現，PLC主要具有以下幾項特點。

（1）可靠性高。PLC通過對微型處理器進行應用，采取集中輸出方式工作，這種工作方式使采用的自動化控制系統在具體應用期間具有較強的抗干擾能力，進而減少各種意外情況的發生。

（2）容易編程。采用PLC容易編程，在對PLC進行應用時，進行編程多數都是對繼電器控制梯形圖進行合理應用，這就是PLC編制指令與微型機指令相比更少。對PLC技術進行應用，完成參控機械設備編程，操作十分簡單，從以往的經驗來看，工作人員甚至不需要掌握太多的計算機專業知識，就能夠完成相應的操作。

（3）組態靈活。PLC采用的結構為積木搭建式結構。因此，作業人員只需要簡單組合PLC與控制系統，就能通過自動化方式完成對系統情況的合理控制，從實際應用情況來看，PLC應用遭受到的限制相對較小。

（4）便于安裝。傳統控制系統多數有計算機機組或大型計算機工程，對作業環境的要求相對較高，在對其進行應用期間，不僅要采取合理措將外界干擾源進行屏蔽，而且需要的作業場地面積較大，這就導致操作系統的組裝面臨著較大困難。PLC則不同，其對工作環境要求相對較低，受外界因素的影響小，同時安裝起來也十分方便。

（5）功能模塊齊全。輸入和輸出功能模塊齊全是PLC技術具有應用價值的一項重要特點。需要注意的是，PLC系統經常應用在工業機械和生產廠房中，在設計PLC時，要考慮其應用環境，需要特別注意的是，無論采用哪一種信號，都要有對應的器件或模板連接，實現對中央處理器的連接。

（6）運行速度快。PLC在實際應用過程中的作業狀態關鍵就是依據程序指令執行，也正是因如此，PLC在具體運行過程中的速度與繼電器邏輯控制相比都更快。

2 PLC控制模式

（1）自來水廠中的每一個PLC工作站都依據實時監測的各種不同類型的儀表、儀表參數、設備狀態等內容，最終達到自動控制的目的，確保水廠各項生產作業的順利進行，提高經濟效益。

（2）位于中心控制室內的工作人員在工作期間，要采用手動方式完成計算機的控制。

（3）自來水廠自動化控制系統中，現場的作業人員要依據自身所在位置的不同，完成對自身工作責任的合理分配，應當在對自來水廠具體情況全面分析基礎上，在PLC面板、操作臺、控制箱3個區域，采取手動方式對各項操作進行控制。

選擇一種符合自來水廠的合理控制系統結構是保證自動系統能能夠可靠、穩定運行的一項基礎。例如，自來水廠在實際運行過程中可以選擇集中管理分布控制的集散型控制系統。這種系統在實際應用過程中方便實現中央控制室、車間就地現場三級控制。集散型控制系統在具體應用期間的一項主要關鍵優勢就是可以確保系統在運行過程中的可靠性，進而為管理和維護工作的開展提供便利條件。

3 PLC在自動系統中的實際應用

3.1 水廠控制系統組成

系統利用DCS控制系統，系統采用總線與中控制通信，同時為了方現場控制，每個工作模塊都安置了觸摸屏，方便巡檢人員依據實際情況進行操作，水廠控制系統如圖1所示。

為了方便監控與管理，在集控中心配置了兩臺工作站，通過組態建立于PLC進行通信，動態監控每一個模塊的具體工作狀態，同時，要依據具體數據和調度要求，完成對每一個模塊的控制。

3.2 將PLC引入配水沉淀站與原水提升泵站中

將PLC應用到配水沉淀站中，其起到的主要作用就是對沉淀池中采用的攪拌機、回升泵、排泥閥設備在運行過程中的各項參數進行全面監控，掌握設備的運行情況。以排泥閥為例，通常可以將標準的排泥周期作為核心依據，如果排泥閥在運行過程中參數發生了改變，可以通過人為方式強制運行。而在原水提升泵方面，適當引入PLC，其在應用過程中的核心作用就是監控離心式水泵在運行過程中的具體參數，同時PLC中的計數模塊可以精準反映水庫水位。為了充分發揮自動控制系統的功能，要合理使PID在應用期間的控制作用得到合理發揮，而且要引入光纖，實現原水泵提升泵站與中控制通信，完成對各項信息的交換。

3.3 將PLC應用到的中控室中

在設計中控室時引入PLC，要做好資源共享，確保水電廠中的所有的PLC站都可以利用以太網將各縣資源都傳輸到中控室內，進而保證對全部PLC站內設備進行動態監控。同時，為了使監控效果能夠得到進一步提高，滿足應用需求，要確保采用的監控軟件始終都可以具有較高的性能，特別是人機界面要直觀。中控室中的設置的監控窗口要合理將送水泵站、濾池、加藥間、反應沉淀池等融入一起，然后采用計算機完成對各項設備具體運行情況全面監控、掌握設備運行情況。此外，采用的監控軟件具有實時監控，存儲監控數據各項功能，能夠對歷史數據信息進行調查與應用，這也就為后續生產作業的開展提供了便利條件。

3.4 送水泵站中PLC設計

在送水泵站中對PLC進行應用，主要是監控送水泵的具體運行情況。具體設計期間，為實現對水質具體指標情況的合理監測，要在管線中設置流量計、PH計、變送器等。此外，設計水泵機組時，要全面考慮采用變頻器、電氣配件的具體安裝，從而方便機組變頻調速的有效控制。變頻器發揮的作用就是接收水管網出的壓力信號，接收到信號后，要將其與標準壓力參數進行對比分析，然后獲取到相應的調節參數，通過對這些參數進行應用，完成對水泵具體轉速的有效控制，確保供水系統在運行過程中可以被合理調節，此時PLC功能主要表現在標準壓力設定，以及監控數據設計方面。需要特別注意的是，自來水廠管網投入后，應用的時間較長，這也就導致壓力設計會對供水效果造成顯著影響，若設定壓力小，可能會出現水壓力不足情況，若壓力過大，則可能會發生爆管現象。因此，設計時要依據不同時段上位機程序在運行過程情況，自動向PLC發出指令，PLC則能夠依據事先做好相應的壓力標值的設定。

3.5 PLC在過濾池中應用

過濾池主站設計中對PLC進行應用，主要發揮的作用是監控濾池過濾、反沖洗等。對于各項控制措施的應用，PLC控制系統可以自主完成相應的判斷選擇，常見方式要以強制反沖為主。此外，從自來水廠中過大濾池的具體運行情況來看，要在每一個過濾池都設計PLC控制臺，且要確保氣沖閥、排水閥等各項裝置都安裝在相應的控制臺上。同時，為了確保自動化控制能夠滿足要求，還要確保中控室內的計算機可以實現對水位、濾池阻塞、異常情況等各項問題的有效監控，及時發現并解決問題，避免造成帶來更加嚴重的后果。

3.6 PLC在加氯加藥站中的應用

在加氯加藥站中對PLC進行應用，要確保采用的儀器能夠完成對原水的pH、溫度、渾濁度等內容進行檢測，并且將檢測獲取到的各項數據都轉變為的DC信號，此時PLC系統接收到的信號能夠為加氯、加藥系統提供相應的參數。PLC系統在應用過程中，功能體現在生成流量信號方面，而余氯分析儀在應用期間，可以精準監測余氯信號。一般來說，在實際設計期間，還會在加氯間中加設泄露報警儀，一旦發現泄漏問題，PLC系統能夠接收到各項報警信號，而且可以關閉加氯系統，以免系統在故障情況下繼續運行。針對加藥系統，主要考慮變頻器在具體運行過程中的問題，變頻器要能夠依據流量信號，完成對水流的回收與取水。通常在設計時，要在系統中引入兩套計量泵，若其中一臺在運行期間的出現了事故，PLC系統通過切換方式，讓另一臺運行。

4 結束語

在自來水廠中合理引入PLC，這對于確保自來水廠自動控制系統性能來說意義重大。因此，在實際設計期間，要對PLC的特點和控制模式有一個正確的認識，在該基礎，對自動控制系統設計思路進行明確，發揮PLC系統模塊的作用，進而使自動控制系統在運行過程中的性能能夠得到進一步提升，滿足應用需求。

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