論自來水廠中的ＰＬＣ自控技術(shù)的運用

摘 要：通過對水廠PLC自控系統(tǒng)應(yīng)用的介紹，說明了可編程控制器在工控中的重要地位。

關(guān)鍵詞：自控系統(tǒng)；PLC；自來水廠

中圖分類號：TP203文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2008）03-0288-02

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該方案采用一層以太網(wǎng)和兩層FIPWAY 雙絞線網(wǎng)絡(luò)， 以太網(wǎng)的速度為10Mb/ s， FIPWAY 網(wǎng)絡(luò)的速度為1Mb/ s。兩臺監(jiān)控計算機(jī)通過以太網(wǎng)連接， 實現(xiàn)監(jiān)控計算機(jī)備用的功能; 兩臺監(jiān)控計算機(jī)與PLC1 、PLC2 、PLC3 、PLC4 、PLC5 、PLC6 構(gòu)成第一層FIPWAY 網(wǎng)絡(luò)， 其主要功能是將所有接入PLC 的信號傳送至兩臺監(jiān)控計算機(jī); PLC3 和12格濾池控制臺組成第二層FIPWAY 網(wǎng)絡(luò)， 用以完成反沖洗的控制。

2 各分站描述

2.1 取水泵站PLC1

(1) 主要檢測參數(shù)。

原水PH 值、流量、溫度、濁度; 原水進(jìn)水閥開度、原水進(jìn)水閥超限位報警、原水進(jìn)水閥限位開關(guān)、原水進(jìn)水閥故障報警。

(2) 主要控制功能。

原水泵控制; 接受并執(zhí)行來自監(jiān)控計算機(jī)的正確指令和參數(shù)設(shè)置; 將原水泵及吸水井的運行狀態(tài)及參數(shù)傳送至監(jiān)控計算機(jī)。

2.2 加藥加氯PLC2

(1) 主要檢測參數(shù)。

溶解池、溶液池液位連續(xù)檢測、高低位、超高位報警; 計量泵開停、計量泵手/ 自動、計量泵故障、計量泵沖程檢測、計量泵變頻裝置頻率檢測、計量泵變頻裝置故障檢測、計量泵變頻裝置手/ 自動; 攪拌器開停、故障; 稀釋水閥開關(guān)狀態(tài); 進(jìn)/ 出液閥開關(guān)狀態(tài)。氯瓶稱重、氯氣投加量、漏氯報警、加氯機(jī)開/ 停狀態(tài); 氯路切換及電動球閥工作狀態(tài); 空瓶信號檢測。

(2) 主要控制功能。

加藥泵的控制; 溶藥池相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控; 加氯系統(tǒng)的監(jiān)控; 將加藥泵、加氯設(shè)備、藥池等的運行狀態(tài)及相關(guān)的參數(shù)傳送至監(jiān)控計算機(jī); 接受并執(zhí)行來自監(jiān)控計算機(jī)的正確指令和參數(shù)。

(3) 加氯控制原理。

水廠工藝中， 加氯包括前加氯和后加氯。前加氯一般采用原水流量配比加氯方式， 而后加氯采用復(fù)合環(huán)加氯方式即根據(jù)出廠水余氯反饋控制方式。原水流量配比加氯方式控制原理為: 加氯控制器根據(jù)原水流量的變化以及設(shè)定的投加率自動調(diào)節(jié)加氯量。復(fù)合環(huán)加氯方式控制原理為: 加氯控制器根據(jù)原水流量以及投氯后取樣水中余氯值和設(shè)定的余氯值， 采用PID 控制規(guī)則， 輸出一個控制量來控制加氯機(jī)的投加裝置， 形成一個閉環(huán)控制， 使余氯值向設(shè)定值逼近， 確保出廠水余氯指標(biāo)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

(4) 加藥(礬) 自動控制原理。

在水廠自動化中， 加藥自動控制是提高社會效益和經(jīng)濟(jì)效益最顯著的一項措施。這是一個長延時、非線性時變、干擾因素多的復(fù)雜過程， 在技術(shù)上實現(xiàn)有一定難度，目前國內(nèi)許多水廠還處于憑經(jīng)驗?zāi)繙y水質(zhì)、手工投加階段。一些水廠經(jīng)改造采用了自動投加系統(tǒng)， 實際效果也不理想。引入先進(jìn)的控制理論來解決自動投加問題是目前國內(nèi)外水處理行業(yè)普遍關(guān)注的問題。一般加礬自動控制也可分為兩種方式: 一種是開環(huán)控制方式， 另一種是多參數(shù)的閉環(huán)控制方式。通過PLC 對游動電位、加礬量、加礬濃度、濾后水濁度原水溫度等參數(shù)綜合累計、統(tǒng)計及分析， 自動調(diào)節(jié)加礬量并記憶各種優(yōu)化控制參數(shù)， 取得較好的效果。

2.3 公共沖洗PLC3

濾池PLC 站考慮用1 臺公共沖洗PLC 主站，外加12 臺濾池的PLC 子站組成1 個二級控制系統(tǒng)， 主站與子站之間用FIPWAY 網(wǎng)絡(luò)連接， 主站與子站之間采用集中管理、分散控制方式， 主站與子站從系統(tǒng)上互為后備， 濾池的運行與反沖程序編寫在子站內(nèi)， 使系統(tǒng)更安全， 同時分散的I/ O 又使濾池的控制系統(tǒng)電纜連線更為減少， 使維護(hù)更加方便。

(1)公共沖洗PLC 主站。

主要檢測參數(shù)：

反沖洗水泵開停、故障、手/ 自動; 反沖洗水泵電流; 出口閥開關(guān)狀態(tài)、故障狀態(tài)、手/ 自動; 反沖洗鼓風(fēng)機(jī)開停、故障、手/自動; 出口閥開關(guān)、故障、手/ 自動; 出口旁路閥開關(guān)、故障、手/ 自動; 反沖洗水流量。

主要控制功能：

旁路閥控制， 沖洗控制，保護(hù)設(shè)備停車控制， 反沖洗水泵備用切換， 鼓風(fēng)機(jī)備用切換。

①鼓風(fēng)機(jī)開/ 停、相關(guān)閥開/ 關(guān)當(dāng)濾池PLC子站接到發(fā)出的反沖洗請求， 鼓風(fēng)機(jī)開始工作， 相關(guān)的閥門打開， 反沖洗完成后， 鼓風(fēng)機(jī)停止工作，相關(guān)的閥門關(guān)閉。

②水泵的開/ 停、相關(guān)閥的開/ 關(guān)當(dāng)濾池PLC 子站接到發(fā)出的反沖洗請求， 水泵開始工作，相關(guān)的閥門打開， 反沖洗完成后， 水泵停止工作，相關(guān)的閥門關(guān)閉。

(2)各濾池PLC 子站。

主要檢測參數(shù):

每個濾池的水位連續(xù)檢測及顯示、水頭損失檢測、渾水閥、清水閥、反沖洗閥、排污閥、反沖氣閥、排氣閥等設(shè)備工作狀態(tài)，故障狀態(tài)的檢測， 手/ 自動狀態(tài); 清水閥閥門開度、開關(guān)限位、超開/ 超關(guān)狀態(tài)報警。

主要控制功能:

①濾池的恒水位過濾控制PLC 根據(jù)每個濾池的液位計(可設(shè)定高低限報警) 給出的信號， 控制濾池出水閥門的開度， 以保證濾池的水位恒定。濾池PLC 裝有恒水位控制軟件， 恒水位控制軟件是根據(jù)每格濾池中的液位信號控制出水調(diào)節(jié)閥的開度， 保證濾池中水位的恒定， 其控制精度≤210cm， 而且調(diào)節(jié)閥的動作穩(wěn)定。

②濾池的反沖洗控制對于反沖洗的控制采用三種反沖洗控制方式:過濾周期: 根據(jù)工藝要求， 設(shè)定濾池的最大過濾時間， 在濾池開始過濾時， 濾池PLC 子站開始計時， 并與設(shè)定值比較， 當(dāng)兩者相等時， 濾池PLC 向PLC 子站發(fā)出反沖洗請求。

壓差值: 在濾池PLC 上設(shè)定濾池的最大阻塞壓差值， 當(dāng)過濾時阻塞壓差傳感器連續(xù)測定濾料的阻塞壓差值， PLC 將此值與設(shè)定值進(jìn)行比較， 當(dāng)兩者相等時， 濾池PLC 向PLC 子站發(fā)出反沖洗請求。

強(qiáng)制方式: 由工作人員根據(jù)現(xiàn)場需要， 在濾池控制器上進(jìn)行功能操作， 強(qiáng)制濾池PLC 向PLC 子站發(fā)出請求。每格濾池定時沖洗法的沖洗時間和壓差沖洗法的最大阻塞壓差的設(shè)定均可通過XBT 靈活設(shè)置。XBT 操作配有密碼鎖定。濾池PLC 顯示明確， 操作維護(hù)簡單， 可實現(xiàn)無人值守的全自動控制。

2.4 送水泵站PLC4

(1) 主要檢測參數(shù).

變電所總電流、有功功率、電壓、分路電流、有功功率、總電路開關(guān)、分路開關(guān)運行狀態(tài)、時間記錄; PH 值、液位、濁度、流量、余氯; 出廠水閥開度、超開/ 超關(guān)限位、報警、出廠水閥開關(guān)限位。

(2) 主要控制功能.

送水泵的控制; 接受并執(zhí)行來自監(jiān)控計算機(jī)的正確指令和參數(shù)。

2.5 1#～2#沉淀池現(xiàn)場PLC站PLC5 和PLC6

(1) 主要檢測參數(shù).

沉淀池水位、SCD、沉淀后濁度、沉淀池分管進(jìn)水閥開關(guān)位置限位、沉淀池分管進(jìn)水閥開關(guān)狀態(tài)、沉淀池分管進(jìn)水閥手/ 自動狀態(tài)、沉淀池分管進(jìn)水閥故障狀態(tài); 排泥機(jī)運行/停止?fàn)顟B(tài)、排泥機(jī)前進(jìn)/ 后退、排泥機(jī)手/ 自動、排泥機(jī)故障、排泥閥開關(guān)狀態(tài)、真空泵開/ 停、排泥機(jī)行程頭尾極限限位、排泥機(jī)行程分段限位。

(2) 主要控制功能.

根據(jù)生產(chǎn)需要啟用/ 停用沉淀池; 根據(jù)污泥濃度開關(guān)或時間周期進(jìn)行排泥控制。

3 監(jiān)控計算機(jī)系統(tǒng)簡介

3.1 簡述

監(jiān)控計算機(jī)將在Windows NT 下使用InTouch作為監(jiān)控軟件。兩臺監(jiān)控計算機(jī)將安裝完全相同的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。由于兩臺監(jiān)控計算機(jī)均同時與以太網(wǎng)和FIPWAY 網(wǎng)相連， 因此它們可同時從PLC 得到相同的信號， 但是向PLC 發(fā)送命令及打印機(jī)的控制是互鎖的。

3.2 主要功能

(1) 多種輸入方法，如標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、功能鍵盤、鼠標(biāo)。

(2) 記錄操作員動作， 可對操作員操作的日期、時間、姓名進(jìn)行記錄， 從而使一些危險的操作能夠被跟蹤。

(3) 有1000 種不同的保護(hù)等級， 可以保證每個操作都可被禁止， 以防止非法操作。