基于無線遙控裝置對濾池反沖洗模式的改造

劉承倩

廣東省東莞市水務集團有限公司 廣東 東莞 523000

引言

自來水處理傳統工藝已經有上百年的歷史，主要包括：絮凝、沉淀、過濾、消毒幾個工段[1]。其中過濾工藝中，因為V型濾池的濾速較高、反沖洗效果好、水質較好、節能等特點，在我國自來水廠中得到廣泛應用[2]。而濾池過濾能力隨著工作時間的延長有所下降，需要定時采用較好的反沖洗技術，使濾池處于較優的工作條件[3]。

1 現狀

廣東省東莞市某水廠采用V型砂濾池對處理水進行過濾，這勢必要定期對濾池進行反沖洗。反沖洗包括氣沖、氣水混充、漂洗三個階段，氣沖是通過鼓風機實現，而氣水混充是通過鼓風機和單臺水泵同開來完成，漂洗則是兩臺水泵同開。

對濾池的反沖洗可分別通過自動、中控和現場手動三種方式進行。自動是指完全由PLC程序控制沖洗順序及流程，無須人工干預；中控是指操作人員在上位界面中設置沖洗參數并申請沖洗之后，由PLC程序控制沖洗流程[4]；現場手動是指脫離上位與PLC程序，由人工在對應的現場電氣控制箱處透過控制各設備及閥的開關來完成沖洗的過程。

2 存在問題

由于建筑格局的限制，將鼓風機及其出氣閥、沖洗泵及其出水閥的現場控制箱設在了地下一層，而各個濾池的閥門控制箱卻設計在了地上二層各濾池附近。而當濾池的氣沖閥、水沖閥、排水閥、清水閥等因自控信號異常而不能自動或中控反沖洗時，需要操作人員手動反沖洗，此時操作人員需要不停地往返于濾池控制現場及地下一層的反沖洗設備控制箱兩點之間，這樣不僅耗時耗力，還會因為距離太遠，往返時間太長，而造成故障不能及時發現、處理，造成水質異常、濾池溢流、反沖洗設備過載等嚴重后果。

3 解決方法

本文介紹了一種基于無線遙控裝置的手動沖洗模式。通過此裝置，可以實現操作人員在濾池現場進行濾池各閥門的手動操作，而遠程遙控處于地下一層的反沖洗設備及閥門，節省人力，提高效率[5]，并通過控制室柜頂的顯示燈，顯示反沖洗設備的開關狀態。

3.1 硬件設計

本文采用禹鼎遙控器F21-E1系列工業無線遙控器，通過接入PLC遠程遙控反沖洗設備，結合現場的手動操作，進而實現遠程遙控+手動的反沖洗控制模式。

此種無線遙控器采用220VAC電源，分為發送器及接收器，可以遠程單向傳輸啟動、停止、上、下、東、西、南、北共八個無線信號，信號穩定傳輸可達200米。其中啟動、停止控制接收器工作狀態，另外的六中信號可被接收器接受并觸發輸出。發送器需安裝5V電池，并自帶磁吸機械鎖。

本文在原來的PLC硬件基礎上，接入此種無線遙控裝置，僅使用啟動、停止、上、下、東、西六種信號，除接收器的啟動及停止外，還分別對應鼓風機及出氣閥開、鼓風機及出氣閥關、沖洗泵及閥開、沖洗泵及閥關六個控制信號，實現操作人員在手動反沖洗池濾池時，只需在地上二層各濾池的控制箱處控制濾池各閥，并通過無線遙控器遠程遙控地下一層的鼓風機及出氣閥、沖洗泵及出水閥。其控制原理圖如下圖所示：

圖1 控制原理圖

其接線圖如下圖所示：

圖2 三期無線搖控裝置接線圖

操作人員在開始氣沖時，打開沖洗濾池的氣沖閥后，只需要按鼓風機及閥開，即可在現場實現先開鼓風機出氣閥，待鼓風機出氣閥開到位后再開鼓風機。當結束氣沖進入混充時，只需要按水沖泵及閥開，即可先開第一臺水沖泵，后開對應的出水閥，之后開啟沖洗濾池的水沖閥即可進行氣水混充[6]。而在結束混充時，操作人員只需要按鼓風機及閥關，即可在現場實現先關鼓風機，之后關鼓風機出氣閥。等操作人員關閉沖洗濾池的氣沖閥后，由程序控制自動開啟第二太水沖泵及出水閥，進入漂洗階段。當漂洗完成后，只需要按沖洗泵及閥關，即可將兩臺水沖泵出水閥、兩臺水沖泵先后關閉。自此，反沖洗完成。

考慮到操作人員在采用無線遙控裝置在現場手動沖池時并不了解地下一樓鼓風機及閥、水沖泵及閥的實際運行情況，所以在值班室PLC柜定接入三盞可現實一臺鼓風機、兩臺水沖泵運行狀態的燈泡，使操作人員在洗池時，可通過觀察燈泡的情況來了解地下一樓設備的運行情況。當燈常亮時，表示正在運行，不亮時表示處于停止狀態。當隔1s亮一次時表示處于開啟或關閉狀態中，對應的出氣閥或出水閥還沒有到位；當隔2s亮一次時表示故障，需要人工緊急處理。

3.2 PLC程序設計

本系統采用OMRON CVMD1的CPU，通過CX_Program軟件進行PLC程序的改造。

此改造中，考慮到盡量精簡操作人員的操作，所以在接入時只分別設計了鼓風機及閥開、鼓風機及閥關、沖洗泵及閥開、沖洗泵及閥關四個按鈕，利用原先ID208模塊中的空點，分別接入無線遙控裝置的鼓風機及閥開、鼓風機及閥關、沖洗泵及閥開、沖洗泵及閥關四個按鈕，通過PLC程序控制反沖洗設備及其閥的開關順序。

之后利用OC模塊中的空點，分別輸出至顯示鼓風機及水沖泵運行狀態的三盞燈泡，實時顯示反沖洗設備的狀態。

因為在沖洗過程中，各種設備及閥的開啟順序有嚴格的要求，所以在PLC程序設計中需要加入各種互鎖條件。如下圖所示，是鎖定必須先開啟沖洗濾池的氣沖閥和鼓風機的出氣閥后才能開啟鼓風機的程序：

這段程序保證了當手動沖洗誤操作（氣沖和混沖階段關閉沖洗濾池的氣沖閥）時，及時關閉鼓風機，避免損壞鼓風機。黨鼓風機啟動后，當觸發PLC的控制輸出點，進而控制PLC柜頂的紅燈亮，以向濾池現場的操作人員顯示鼓風機已經啟動。

在上位機界面中，沿用原有的沖洗接口，當采用此無線遙控實現手動反沖洗時，需在上位機中中控點擊濾池的沖洗命令，后將現場需沖洗濾池的電氣控制箱上的控制開關打為“手動”即可，此種狀態下，上位機軟件中該濾池顯示“手動沖洗”字樣。

圖3 鼓風機啟動程序

4 結束語

經長時間的使用，控制效果良好，尤其在距離較遠的濾池，未出現信號丟失、沖洗故障等情況。本文介紹的沖洗方法，大大節省了人力，更能直觀的觀察關鍵設備的運行情況，在能保證按正常操作對濾池進行反沖洗的同時，能做到有效防止誤操作對設備的不良影響。