水廠自動化的PLC控制探析

摘 要：PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程控制器，具有編程簡單、使用靈活、能耗低、易維護(hù)的特點(diǎn)，是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)自動化控制領(lǐng)域常用的技術(shù)之一。由于其抗干擾能力強(qiáng)，對于多種工作環(huán)境都有著較好的適應(yīng)性，所以應(yīng)用范圍十分廣泛。文章針對自來水廠自動化系統(tǒng)PLC控制有關(guān)問題進(jìn)行探討。首先闡述了自來水廠自動化控制系統(tǒng)相關(guān)功能，介紹了水廠處理流程，最后對PLC技術(shù)在自來水水廠自動化控制的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：PLC控制；水廠；自動化

引言

PLC，即可編程邏輯控制技術(shù)（Programmable Logic Controller），起源于上個世紀(jì)60年代末，是繼繼電器之后的主要機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)，具有邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等多項(xiàng)功能，用數(shù)字化技術(shù)代替原有的機(jī)械設(shè)備控制方法，可以極大地提高控制信息輸入、輸出速度，提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和工作效率，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行控制領(lǐng)域。自來水企業(yè)作為大型生產(chǎn)服務(wù)企業(yè)，機(jī)械設(shè)備使用規(guī)模很大，在自來水企業(yè)生產(chǎn)中使用PLC控制技術(shù)，是保障自來水正常、穩(wěn)定、安全生產(chǎn)、供應(yīng)的重要技術(shù)措施，也是自來水廠提高現(xiàn)代化水平，打造企業(yè)競爭力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。加強(qiáng)對PLC技術(shù)的深入研究，對于實(shí)現(xiàn)自來水企業(yè)自動化生產(chǎn)運(yùn)行，具有極為深遠(yuǎn)的積極意義。

1 水廠自動化控制系統(tǒng)分析

自來水廠是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，是工業(yè)生產(chǎn)、居民生活的重要保障，是現(xiàn)代城市正常運(yùn)行中不可或缺的組成部分。自來水廠的自動控制系統(tǒng)主要包括配電系統(tǒng)、出水泵房、沉淀池以及濾池等單元。這些單元通過控制室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度、管理，相關(guān)設(shè)備運(yùn)行信息從一線傳遞到控制室，控制室以此做出指示并將指令發(fā)送給一線，有現(xiàn)場設(shè)備予以執(zhí)行。下面，就對自來水廠的的自動化控制系統(tǒng)各項(xiàng)功能進(jìn)行簡要介紹。

1.1 自動化系統(tǒng)具有顯示功能

自來水廠自動化系統(tǒng)可以將系統(tǒng)內(nèi)主要機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以指標(biāo)形式顯示出來，同時對生產(chǎn)過程中的主要工藝參數(shù)進(jìn)行顯示，以此使得技術(shù)人員對生產(chǎn)過程有著較為全面的了解和掌握，從而進(jìn)行針對性的調(diào)整和操控。

1.2 自動化系統(tǒng)具有報(bào)警功能

針對生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的異常情況，系統(tǒng)設(shè)置了相應(yīng)的報(bào)警功能，一旦設(shè)備狀況出現(xiàn)問題，偏離允許范圍，報(bào)警系統(tǒng)會立即發(fā)出警報(bào)，提升相關(guān)部門人員處理，并顯示出具體的報(bào)警信息和畫面，存儲在數(shù)據(jù)庫中可以打印查看。

1.3 自動化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一定程度的自我控制和操作

在實(shí)際工作中，中央控制室可以對生產(chǎn)流程中的機(jī)械設(shè)備，根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行必要的調(diào)整和控制，并對PLC系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)以及分控站的程序進(jìn)行重新設(shè)定。

1.4 自動化系統(tǒng)具有可以對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有效管理

為了充分發(fā)揮PLC的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)自動化控制目的，自來水廠自動化控制系統(tǒng)建立了生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和事故數(shù)據(jù)庫，分別對應(yīng)生產(chǎn)過程中和事故處理過程中需要的相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄、存儲、整理、分析以及使用。當(dāng)工作需要時，系統(tǒng)會對指定的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，提存數(shù)據(jù)使用并做好相關(guān)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的動態(tài)積累。

1.5 自動化系統(tǒng)具有輸出和打印報(bào)表功能

針對生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)信息、數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以對其進(jìn)行分析、整理，并以報(bào)表的形式輸出打印出來，為管理者決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.6 自動化系統(tǒng)具有通訊功能

總調(diào)度室和中控室之間具有專線聯(lián)系，可以進(jìn)行實(shí)時通信，以保證數(shù)據(jù)和信息的有效傳遞與溝通。

1.7 自動化系統(tǒng)建有WEB服務(wù)器

這一功能主要是為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息共享提供服務(wù)的。

2 自來水廠水處理流程

自來水廠生產(chǎn)中使用的自動化控制系統(tǒng)是為企業(yè)生產(chǎn)而服務(wù)的，所以受企業(yè)生產(chǎn)工藝流程影響很大，不同的工藝路線、處理方法、機(jī)械設(shè)備等都會使得自動化系統(tǒng)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。但萬變不離其宗，我國自來水廠所采用的水處理流程大體上還是相同的，一般包括取水、制藥、加藥、混凝、沉淀、過濾、消毒和送水等環(huán)節(jié)。

水廠的水主要來自于湖泊、河流、地表水和地下水等。這些水源通過輸送管道進(jìn)入水廠時會帶入大量雜質(zhì)，必須經(jīng)過必要的處理才能滿足人們生產(chǎn)、生活使用要求。在水的處理過程中，第一道工序就是除去水中的大量雜質(zhì)和有害物質(zhì)，水中存在的懸浮物、膠體以及細(xì)菌等危害人類健康的有害成分都是需要清除、凈化的對象。水廠取得水源后按照實(shí)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(jìn)行混凝劑的配制。在向水中加入混凝劑的同時還要通入氯氣，利用氯氣的消毒殺菌作用對水中的微生物、細(xì)菌進(jìn)行處理。在藥劑的作用下，水中雜質(zhì)形成顆粒狀的凝體，這個過程稱之為混凝。在這一過程中，三氯化鋁、硫酸鋁等水處理藥劑被大量使用。之所以使用含鋁藥劑，主要是因?yàn)殇X具有很強(qiáng)的吸附能力，可以促進(jìn)水中的雜質(zhì)和懸浮物的聚集。實(shí)際使用過程中，水處理藥劑溶解在水中后，析出大量鋁粒子，在其作用下，許多常態(tài)下難以沉淀的雜質(zhì)顆粒等形成絮粒狀，并在重力的作用下向下沉淀，在將這部分沉淀與水主體分離，從而達(dá)到除雜的目的。水廠中主要使用沉淀池進(jìn)行這一過程。水加入藥劑后先導(dǎo)入沉淀池，進(jìn)行沉淀，達(dá)到處理效果后再導(dǎo)入下一工序。隨著生產(chǎn)時限的增長，沉淀池中沉淀的污物越來越多，必須使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攔截水中的懸浮顆粒。這一過程中，水中的細(xì)小雜質(zhì)、細(xì)菌、有機(jī)物等都得到了較好的凈化處理。但由于石英砂吸附的雜質(zhì)不能自動消除，必須定期清洗，才能保證過濾層的工作效率和質(zhì)量。在此之后，水還要進(jìn)行必要的消毒處理，以清除水中殘余的細(xì)菌病毒等，保證用水安全。最后處理好的水導(dǎo)入清水池匯中，向用戶供應(yīng)。

3 PLC控制在自來水水廠自動化控制的應(yīng)用

3.1 使用PLC可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制

邏輯控制是PLC技術(shù)的最基本功能。水廠的生產(chǎn)過程中存在大量的開關(guān)量，通過PLC對這些開關(guān)量進(jìn)行有效的邏輯控制。在PLC問世之前，繼電器是實(shí)現(xiàn)這一功能的常用技術(shù)，PLC出現(xiàn)后，可以更加簡潔、高效、迅速的的實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制以及單個設(shè)備的控制等多種功能。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(jìn)行自動化控制。

3.2 PLC可以進(jìn)行模擬量控制

在水廠生產(chǎn)過程中，溫度、流量、壓力、液位等是重要的生產(chǎn)參數(shù)，必須對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和控制。而這些參數(shù)控制的實(shí)現(xiàn)主要依賴于PLC的編程控制。PLC控制系統(tǒng)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(jìn)行控制。

4 結(jié)束語

憑借著強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，PLC在水廠自動化控制領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，水廠自動化水平會越來越高，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域也會更加寬廣，發(fā)揮的作用也會不斷加大。各水廠要高度認(rèn)識到PLC的重要作用，深入研究，不斷探索，將PLC的作用發(fā)揮到最大，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活用水安全提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

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