淺談水廠自動化的PLC控制

顧惠斌

（江蘇思圣環(huán)保設(shè)備有限公司,江蘇 宜興 214214）

PLC以其眾多的優(yōu)勢取代了繼電器，能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、運算等強大的功能，利用數(shù)字化的輸入、輸出來對機械設(shè)備進行控制。自來水廠的生產(chǎn)中引入PLC控制，極大地提高了生產(chǎn)效率。PLC控制能夠進行故障自檢，出現(xiàn)問題發(fā)出警報，確保生產(chǎn)過程的安全性。

1 水廠自動化控制系統(tǒng)

配電系統(tǒng)、出水泵房、沉淀池以及濾池等的自動化控制共同組成了水廠自動化控制系統(tǒng)，水廠的實際生產(chǎn)情況由控制室的計算機系統(tǒng)來監(jiān)測和控制，以下詳細介紹水廠自動化系統(tǒng)的功能：

（1）顯示功能。自動化系統(tǒng)的顯示功能包括機械運行狀態(tài)以及主要生產(chǎn)參數(shù)的顯示，并通過趨勢圖展現(xiàn)某些重要參數(shù)的變化情況。

（2）報警功能。在生產(chǎn)過程中，如果設(shè)備運行出現(xiàn)異常，該系統(tǒng)能夠及時檢測并發(fā)出報警，并顯示出具體的報警信息和畫面，存儲在數(shù)據(jù)庫中可以打印查看。

（3）控制和操作功能。在授權(quán)情況下，中控室有權(quán)限對生產(chǎn)中的機械設(shè)備和進行干預(yù)和控制，還可以設(shè)定和修改PLC的參數(shù)和分控站的程序等。

（4）管理數(shù)據(jù)庫功能。自動化控制系統(tǒng)能夠建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和事故數(shù)據(jù)庫，生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的儲存和分析，事故數(shù)據(jù)庫用于事故的記錄。

（5）處理數(shù)據(jù)庫功能。通過對數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計、分析和處理得到生產(chǎn)指標，監(jiān)控生產(chǎn)情況。

（6）輸出和打印報表功能。為水廠提供和各類所需報表。

（7）通訊功能。總調(diào)度室發(fā)出相應(yīng)的指令后可獲取中控室的所有信息，便于即時通訊。

（8）WEB服務(wù)器的建立。通過建立WEB服務(wù)器來實現(xiàn)生產(chǎn)信息的共享。

2 水廠水處理流程

自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用是為了實現(xiàn)水廠生產(chǎn)過程的自動化，不同水廠所采用的生產(chǎn)工藝和設(shè)備不同，但是水的處理流程大體一致。通常水廠水處理流程為：取水、制藥、加藥、混凝、沉淀、過濾、消毒和送水。

胡泊、河流、地表水和地下水等是水廠水的主要來源，在通過水泵抽取的水中存在著大量的雜質(zhì)，所以要經(jīng)過一定的處理措施后才能作為飲用水提供給用戶。經(jīng)過凈化處理的水去除了原來存在的懸浮物、膠體以及細菌等危害人類健康的有害成分，為人們的生產(chǎn)生活提供合格的水源。水廠取得水源后按照實際的生產(chǎn)需要采用合理的生產(chǎn)工藝，根據(jù)工藝參數(shù)等條件科學(xué)進行混凝劑的配制，在水中加入這些混凝劑和氯氣等起到殺菌消毒的作用。此時水與藥劑充分混合后會出現(xiàn)顆粒狀的凝體，此過程成為混凝。由于氫氧化鋁具有較強的吸附作用，利用鋁元素的這一化學(xué)性質(zhì)有助于促進雜質(zhì)和懸浮物等聚結(jié)，因此三氯化鋁、硫酸鋁等成為水廠常用的水處理藥劑，它們在水中電離出鋁粒子，使不易沉淀的雜質(zhì)顆粒等形成絮粒狀，這些絮狀體在重力作用下在水中形成沉淀，使其與水分離。沉淀的過程在沉淀池中進行，經(jīng)過混凝的水會被引流到沉淀區(qū)，再將其合理分配到指定區(qū)域，從出口區(qū)流出，沉淀下來的絮狀物留在沉淀池中。沉淀經(jīng)過長時間不斷的堆積和濃縮堆積了大量污泥，所以需要利用石英砂等具有孔隙的顆粒物將它們排除過濾，并利用濾料層的粘附性使水中的懸浮顆粒被攔截，水中的細小雜質(zhì)、細菌、有機物等，水得到了進一步的凈化。但是此過程中由于石英砂等濾料層中吸附了大量的雜質(zhì)，所以需要對其進行清洗。

水經(jīng)過過濾后還要做消毒處理，清除水中殘余的細菌病毒等，達到更好的凈化效果、最后將處理好的水存于清水池匯中。

3 PLC 控制在水廠自動化控制的應(yīng)用

3.1 通過PLC能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制

開關(guān)量的邏輯控制是PLC控制最基本的功能，對水廠的自動化控制影響十分廣泛。傳統(tǒng)的繼電器使用過程復(fù)雜，而PLC能夠通過簡便的操作實現(xiàn)繼電器的功能，完成對邏輯控制、順序控制以及單個設(shè)備的控制。此外，在多個水廠生產(chǎn)流水線中，加礬、加氯等操作也可由PLC進行自動化控制。

3.2 PLC的模擬量控制

溫度、流量、壓力、液位等是不斷變化的模擬量，要想對這些連續(xù)變化的模擬量進行編程控制，就要實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換，即A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。通常PLC控制系統(tǒng)都會配置有配套的轉(zhuǎn)換模塊，模擬量可在編程控制器的作用下進行控制。上述模擬量的閉環(huán)控制被稱為過程控制，過程控制可由PLC編制的控制算法程序來完成。大中型PLC配置有PID模塊，PID調(diào)節(jié)法在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛。

3.3 PLC的數(shù)據(jù)處理

目前的PLC都能實現(xiàn)數(shù)學(xué)運算、輸送數(shù)據(jù)、排序、查表等操作，并且具備采集、分析和處理數(shù)據(jù)功能。這些數(shù)據(jù)能夠與存儲器中的數(shù)據(jù)作比較，或者將數(shù)據(jù)傳送到其他智能裝置。

3.4 通信及聯(lián)網(wǎng)

隨著水廠自動化水平的提高，PLC間的通信或者其他智能設(shè)備間的通信得以實現(xiàn)，PLC廠商都研發(fā)出自己的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提高PLC的通信水平。

4 結(jié)束語

PLC在水廠中的眾多功能以及獨特的優(yōu)勢在水廠自動化控制中得到了普遍的應(yīng)用，隨著科技的發(fā)展和自動化水平的提高，PLC將在水廠生產(chǎn)中發(fā)揮越來越重要的作用。

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