基于PLC的水廠自動化控制系統(tǒng)分析

【摘 要】PLC自動控制系統(tǒng)是現(xiàn)代化水廠中不可或缺的技術(shù)。本文主要介紹了PLC在水廠自動化控制系統(tǒng)中的應用，對系統(tǒng)的組成與控制方案進行了論述，取得了令人滿意的效果，為該技術(shù)今后的應用提供指導。

【關(guān)鍵詞】PLC；自動控制；控制方案；配置

PLC控制站分為廠內(nèi)和廠外兩個部分，廠內(nèi)利用兩套PLC系統(tǒng)采集水廠流量、水位、電壓、電流、濁度、加氯量等信號，兩套系統(tǒng)主要設(shè)備都裝配在兩個PLC機柜中，機柜上安裝Eview的一個觸摸屏，可以進行現(xiàn)場監(jiān)控。兩個PLC控制柜分別安裝在二級泵房和加藥加氯間，通過光纖組成以太網(wǎng)與上位SmartPro監(jiān)控中心連接。

本控制系統(tǒng)設(shè)計采用三種控制方式，即監(jiān)控中心遠程控制、現(xiàn)場PLC控制、設(shè)備現(xiàn)場手動控制等，其優(yōu)先級別分別為現(xiàn)場手動控制最高，其次為現(xiàn)場PLC控制，最低為監(jiān)控中心遠程控制。各自動控制單元實現(xiàn)的功能分別如下所述。1.壓力測量站

采用HOLLiAS-LEC G3 小型一體化PLC LM3109和LM3310模塊，裝在一個PLC控制箱中。主要實現(xiàn)的功能是將采集到水網(wǎng)末端的壓力值每隔一段時間就向監(jiān)控中心發(fā)送一次，監(jiān)控中心根據(jù)傳上來的壓力值可以調(diào)整二次泵房恒壓供水的出口壓力設(shè)定值。

1.調(diào)節(jié)閥控制站

采用HOLLiAS-LEC G3 小型一體化PLC LM3109、LM3310和LM3320模塊，裝在一個PLC控制箱中。主要實現(xiàn)的功能有：采集取水電動機、電動蝶閥及現(xiàn)場儀表的狀態(tài)信號及數(shù)據(jù)信號并對以上設(shè)備發(fā)送控制信號，通過預裝PID調(diào)節(jié)程序自動調(diào)節(jié)電動機運行頻率和電動調(diào)節(jié)蝶閥的開度。

（1）取水泵電機、閥門運行狀態(tài)監(jiān)測及控制。

（2）接受監(jiān)控中心控制指令、工藝參數(shù)的整定指令，并判斷其正確性、可行性后加以執(zhí)行。

（3）采集單泵進、出口壓力和出水總管壓力及原水濁度、PH值等數(shù)據(jù)。

（4）根據(jù)水庫水位的高低，其控制運行方式有兩種：第一種運行方式是水庫水位較低時，一級泵房水泵機組投入運行，根據(jù)折板反應池的水位反饋信號，通過預裝PID調(diào)節(jié)程序調(diào)節(jié)1#、2#電機的變頻器的運行頻率，以實現(xiàn)折板反應池水位的恒定運行；第二種運行方式是水庫水位較高時，開啟原水旁路閥門，實現(xiàn)原水的供水自流，達到節(jié)能運行目的，同時根據(jù)折板反應池的水位反饋信號，通過預裝PID調(diào)節(jié)程序自動調(diào)節(jié)閥門開度，以實現(xiàn)進水的自動調(diào)節(jié)。

2.加藥加氯間站

采用HOLLiAS-LEC G3 小型一體化PLC CPU模塊LM3109、4個模擬量輸入LM3310、以太網(wǎng)模塊LM3403和模擬量輸出LM3320模塊，裝在一個PLC控制柜中。主要實現(xiàn)的功能有：采集加藥加氯間和濾池中現(xiàn)場設(shè)備和儀表的狀態(tài)信號和數(shù)據(jù)信號，并對其發(fā)送控制信號，通過自動控制程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的自動運行控制。加藥加氯過程和濾池過濾過程功能如下所述。

由于自來水生產(chǎn)工藝主要具有以下特點：（1）各生產(chǎn)工藝段相對獨立，單體設(shè)備多。（2）采集的數(shù)據(jù)量大，整個系統(tǒng)共有數(shù)字量輸入、輸出超過3000路，模擬量輸入、輸出超過1000路，且工藝參數(shù)種類多，包括壓力、流量、溫度、差壓、液位電流、電壓、功率等，但上下游相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)參數(shù)少。（3）自來水生產(chǎn)具有連續(xù)性、不可替代性和不問斷性。（4）各工藝段距離遠，設(shè)備分散，組網(wǎng)相對復雜。根據(jù)以上特點，考慮到系統(tǒng)運行的可靠性、穩(wěn)定性、高速度、呵擴展性、人機界面的友善等因素，我們選擇了Rockwell公司的增強型PLC一5/30，PLC一5/30處理器，支持梯形邏輯岡、sFc（順序流程控制）和結(jié)構(gòu)化文本等編程方法；能與1771、1746、1791、1794系列的I/O相兼容，并和通用遠程I/O鏈路上的具有內(nèi)置遠程I/O適配器的產(chǎn)品相兼容；可以通過一個并行I/O鏈路擴展本地I/O通訊，用于高速處理的應用；可以用DH+（增強型數(shù)據(jù)高速公路）網(wǎng)絡(luò)遠程編程和傳輸信號；帶可組態(tài)的RS一232一C/422一A/423一A口，用于編程。DH+網(wǎng)絡(luò)，是世界上最廣泛使用的工業(yè)局域網(wǎng)之一，它是最早為可編程序控制器提供遠程編程、組態(tài)、排除故障的控制網(wǎng)絡(luò).通過它所支持的多種產(chǎn)品的成功應用，已經(jīng)證明了這個網(wǎng)絡(luò)的通用性。在DH+網(wǎng)絡(luò)上，您可以連接99個DH+鏈路，在雙絞線電纜上，每個鏈路能以57.6Kbit/s的速率傳輸數(shù)據(jù)，傳輸距離遠至10，000英尺。系統(tǒng)中生產(chǎn)工藝所要求的全部參數(shù)都由PLC采集和控制，上位機只是人機界面和對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行后續(xù)處理，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性。本控制方案全部選用PLC一5/30，對主要的生產(chǎn)設(shè)備分散控制，同時利用網(wǎng)絡(luò)將它們緊密聯(lián)結(jié)，實現(xiàn)集中管理，降低r故障風險，提高了可靠性。

上位機和下位機的通訊軟件采用AB公司的RSLinx軟件，它是一個真正32位的產(chǎn)品系列，在車間級設(shè)備與各種應用軟件之間提供通訊功能。它除了能支持ockwe11的編程軟件、MMI軟件、組合軟件產(chǎn)品以及DDE協(xié)議通訊軟件外，它還支持通過OEMS、VARS開發(fā)的許多流行的工業(yè)應用軟件。

3.結(jié)語

本項目是由工業(yè)計算機和PLC一5/30組成的集散型控制系統(tǒng)，利用了PLC抗干擾能力強、組網(wǎng)方便、適用于工業(yè)現(xiàn)場的持點，在上位機能實現(xiàn)對全廠生產(chǎn)設(shè)備的控制和工藝參數(shù)的設(shè)置、調(diào)整與監(jiān)測，滿足大型自來水廠自動控制的要求。整個方案安全可靠、經(jīng)濟實用，易于編程、操作及維修，在山西省太谷縣供水工程自來水廠得到了良好的應用。

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作者簡介：方京曉（1973- ），男（漢族），山東省萊州市人，本科生，主要研究方向：機電設(shè)備安裝施工技術(shù)及自動化控制。