PLC及DCS在自控工藝中的應(yīng)用探究

程少亭+湯進(jìn)民+徐紅艷

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大、居民生活質(zhì)量顯著提高，生產(chǎn)生活需水量也逐步增加，對(duì)用水安全、用水質(zhì)量和用水保障等提出了更高要求，這就需要不斷加大供水系統(tǒng)自動(dòng)化控制工藝的應(yīng)用。本文就是對(duì)PLC技術(shù)和DCS技術(shù)在自控工藝中的應(yīng)用進(jìn)行的探究。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；DCS技術(shù)；自控技術(shù)

【分類號(hào)】TE328

為適應(yīng)當(dāng)前城鎮(zhèn)化快速發(fā)展背景下城市供水量不斷增加、供水水質(zhì)和持續(xù)性要求提高的供水形勢(shì)，對(duì)供水系統(tǒng)穩(wěn)定性和自動(dòng)化控制水平提出了更高要求。PLC 技術(shù)和DCS技術(shù)綜合了工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中信息采集、集成和傳輸處理，并在供水系統(tǒng)的工藝調(diào)度、水質(zhì)情況監(jiān)測(cè)和自動(dòng)投加藥等方面的應(yīng)用不斷深入，因此，有必要對(duì)這兩種技術(shù)在供水系統(tǒng)自控工藝中的應(yīng)用進(jìn)行一定的探究。

一、PLC 技術(shù)在自控工藝中的應(yīng)用

隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)信息化程度的提高，自控技術(shù)在水廠應(yīng)用程度不斷深入，一般通過(guò)光纖進(jìn)行環(huán)形的布網(wǎng)，由操作人員在控制站通過(guò)自控系統(tǒng)操作功能對(duì)濾池、沉淀池、加藥間等站點(diǎn)進(jìn)行控制即可。而將PLC 技術(shù)應(yīng)用在水廠自控系統(tǒng)中，還需要配套相應(yīng)的應(yīng)用軟件。當(dāng)前供水系統(tǒng)PLC 控制模式分為手動(dòng)和自動(dòng)控制兩類，在自動(dòng)化控制模式下，PLC可完全依靠輸出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備控制；在手動(dòng)控制模式下，設(shè)備雖然不能被系統(tǒng)自動(dòng)的控制，但是其運(yùn)行狀態(tài)卻能被PLC 系統(tǒng)進(jìn)行有效地采集和分析，對(duì)出現(xiàn)的故障及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。比如反沖洗作業(yè)作為供水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，在具體工作中，需要濾池進(jìn)行自動(dòng)化控制，這一過(guò)程主要是憑借PLC 技術(shù)的集成控制功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)反沖洗水泵和設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)和控制，確保每格濾池都可以在保持在恒定的水位下運(yùn)行，無(wú)論是任何一格的濾池進(jìn)行反沖洗作業(yè)，都可以實(shí)現(xiàn)由濾池PLC控制系統(tǒng)和反沖洗PLC控制系統(tǒng)相互配合下的有效銜接。當(dāng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)濾池的控制難以滿足工藝實(shí)施的需要時(shí)，工作人員還可以根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)手動(dòng)控制的方式操縱濾池閥門和反沖洗設(shè)備。

PLC 技術(shù)應(yīng)用于濾池運(yùn)行和反沖洗作業(yè)，首先是在過(guò)濾工藝的實(shí)施中，過(guò)濾操作中要檢測(cè)設(shè)備的阻塞程度和水頭損失，一般情況下，系統(tǒng)中的液位傳感器會(huì)對(duì)濾后水閥門產(chǎn)生控制作用，在水頭損失超過(guò)1.5米后，或者是運(yùn)行時(shí)間超過(guò)了自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值后，濾池就會(huì)在PLC 技術(shù)的自動(dòng)控制下啟動(dòng)反沖洗作業(yè)，這時(shí)的濾池會(huì)處于自動(dòng)控制的模式下。水流在過(guò)濾完成后，需要繼續(xù)通過(guò)濾池的開孔流入側(cè)面的“V”形槽，并實(shí)現(xiàn)向上不間斷的供水，水流在流過(guò)濾砂和濾頭后，會(huì)經(jīng)過(guò)濾板進(jìn)入濾后水管道。在供水過(guò)濾完成后，停止供水并關(guān)閉出水閥門。在反沖洗自動(dòng)化控制中，主要是在停止過(guò)濾并關(guān)閉濾池閥門后，打開自動(dòng)排水閥，待水位下降到反沖洗排水堰后，打開進(jìn)水閥門并啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，持續(xù)一分鐘時(shí)間左右，就可以使空氣進(jìn)入濾池并在下部形成氣墊。待濾池氣墊完全形成后，啟動(dòng)反沖泵并打開反沖洗的進(jìn)氣閥門，持續(xù)進(jìn)行6分鐘以上的氣沖洗，并仔細(xì)查看是否存在跑砂等異?，F(xiàn)象，如果存在的話需要減小流量進(jìn)行抑制。在氣沖完成后，需要再進(jìn)行水洗，直至沖洗排凈。

PLC 技術(shù)應(yīng)用于水廠的自控系統(tǒng)，在運(yùn)行模式上，主要是依靠前置條件實(shí)現(xiàn)控制，在濾池運(yùn)行時(shí)間超過(guò)設(shè)定值、水頭損失比設(shè)定值高以及控制系統(tǒng)發(fā)出反沖洗作業(yè)要求后，啟動(dòng)反沖洗周期，但要注意同一時(shí)間只能進(jìn)行一個(gè)濾池的清洗。在濾池手動(dòng)模式下，可以設(shè)定阻塞值、過(guò)濾時(shí)間，并通過(guò)以下方式進(jìn)行沖洗：自動(dòng)沖洗模式，自動(dòng)化控制系統(tǒng)收到?jīng)_洗要求，或是達(dá)到設(shè)定值后就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)沖洗；分步制沖洗，由操作人員操縱沖洗作業(yè)請(qǐng)求，按步驟啟動(dòng)沖洗，在沖洗結(jié)束后，濾池也會(huì)相應(yīng)停止，但需要注意的是，只有在PLC 控制下的手動(dòng)模式下，該模式才能發(fā)揮作用。

二、DCS技術(shù)在自控工藝中的應(yīng)用

DCS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)控制和管理功能的有效集成，綜合了PLC、FCS 、RTU等自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并能集成各種信息采集和回路調(diào)節(jié)器的功能。在自控工藝中應(yīng)用DCS技術(shù)，操作人員可以通過(guò)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備層的基礎(chǔ)信息進(jìn)行采集，并根據(jù)這些信息在DCS系統(tǒng)中進(jìn)行分析，及時(shí)作出相應(yīng)的操縱和控制決策，并根據(jù)系統(tǒng)整體運(yùn)行情況推算出輸出數(shù)據(jù)，不僅可以發(fā)揮信息化自動(dòng)控制功能，還能發(fā)揮信息綜合管理平臺(tái)的作用。在供水系統(tǒng)應(yīng)用中，DCS技術(shù)可以對(duì)大部分設(shè)備和整個(gè)供水系統(tǒng)水流流量、壓力等情況進(jìn)行判別，并相應(yīng)的對(duì)泵類、閥門類設(shè)備進(jìn)行管理，形成綜合性自動(dòng)化控制系統(tǒng)，便于系統(tǒng)維護(hù)和自動(dòng)化控制。

在具體的供水系統(tǒng)利用中，DCS技術(shù)具備較多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：分散自治性，可以借助技術(shù)將分散的設(shè)備實(shí)現(xiàn)積木化管理，將軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊化管理，通過(guò)控制站在收集系統(tǒng)運(yùn)行信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制信息的輸入、輸出和運(yùn)算，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的控制，提升操作人員對(duì)系統(tǒng)整體的控制，具備較強(qiáng)的安全性；集中協(xié)調(diào)性，集中協(xié)調(diào)是指借助DCS技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，利用DCS技術(shù)的信息通信功能將設(shè)備構(gòu)成統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的集成和共享；靈活擴(kuò)展性，借助積木式的硬件組織結(jié)構(gòu)，對(duì)各類系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)配置，通過(guò)模塊化軟件進(jìn)行信息控制，使各類設(shè)備可以靈活組合運(yùn)行，并根據(jù)工藝流程變化改變?cè)O(shè)備搭配，提升供水系統(tǒng)的設(shè)備利用率，降低系統(tǒng)能耗；廣泛適應(yīng)性，DCS系統(tǒng)中各類設(shè)備采用的元器件性能較高、制造工藝較為先進(jìn)，具備熱拔插、抗干擾、故障自診斷和系統(tǒng)故障自動(dòng)屏蔽等功能，提升了供水系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，可適應(yīng)不同的工作環(huán)境；先進(jìn)繼承性，DCS技術(shù)更新比較快，可以借助計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展，不斷提升技術(shù)的先進(jìn)性，逐步加大預(yù)測(cè)、推理等先進(jìn)的事前預(yù)防功能，并在更新的同時(shí)考慮與新老系統(tǒng)的兼容結(jié)合，提升自動(dòng)化控制水平。

三、結(jié)論

綜上所述，PLC技術(shù)和DCS技術(shù)作為較為先進(jìn)的工業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行控制技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多，近年來(lái)在供水系統(tǒng)中應(yīng)用也不斷深入，特別是其應(yīng)用于供水系統(tǒng)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，可以顯著提升自動(dòng)化控制水平，提高供水系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，更好地保障供水事業(yè)發(fā)展。

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