PLC在凈水廠助凝劑自動配制系統(tǒng)中的應(yīng)用

張威然 邱影

摘 要：介紹了美國AB公司PLC在凈水廠助凝劑配制過程中的應(yīng)用及其控制方法、系統(tǒng)構(gòu)成、硬件配置和程序設(shè)計。PLC的程序設(shè)計采用AB公司下位機程序軟件Rslogix5000編寫梯形圖設(shè)計方法，簡單易懂，提高了軟件的可維護性能。

關(guān)鍵詞：PLC；助凝劑；自動配制；Rslogix5000

在凈水廠水處理工藝過程中，投藥混凝是最重要的一環(huán)。但當單獨使用混凝劑不能取得預(yù)期效果時，需要投加某種輔助藥劑以提高混凝效果，這種藥劑稱為助凝劑。助凝劑作用就是無機絮凝劑產(chǎn)生的細小松散的絮凝體變成粗大而緊密的礬花。合理投加助凝劑及如何配置出適宜濃度的助凝劑對水質(zhì)的改善，最大限度地節(jié)省混凝劑用量及保證混凝效果都具有很重要的現(xiàn)實意義。人為配置助凝劑，由于環(huán)節(jié)眾多，人為干擾因素較大，必定會影響藥劑濃度準確性，影響水質(zhì)達標。采用PLC控制配藥，不僅可節(jié)省人力，排除人為因素影響，盡而保證藥劑濃度準確性，保證出廠水質(zhì)。

1 工藝流程及控制要求

1.1 工藝流程

助凝劑配置過程是指將硅酸鈉原液加入濃硫酸和水活化的過程，俗稱水玻璃溶液。配制系統(tǒng)如圖1所示，1號和2號儲藥槽用來存放配置好的助凝劑（活化硅酸）溶液，3號是用來存放硅酸鈉原液計量罐，4號存放濃硫酸計量罐。設(shè)置兩個儲藥槽是為了保證藥槽清洗及內(nèi)部管道更換時不會影響投藥的正常進行及保證投藥的連續(xù)性。具體使用哪個藥槽或者哪個藥槽配藥，采用電氣柜轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。1號和2號儲藥槽用來存放配置好的助凝劑，也是進行助凝劑配置的場所。在助凝劑進行配置前必須關(guān)閉藥槽出口閥并根據(jù)目標溶液的濃度計算所需加注原液（硅酸鈉溶液）量及加水和加酸量，然后調(diào)整酸及硅酸鈉計量罐磁翻板液位計液位開關(guān)低限高度，同時在上位機設(shè)定好兩次加水液位高度。配置時，首先打開藥池進水閥門，當水加到設(shè)定好的位置后，進水閥自動關(guān)閉，然后將硅酸鈉溶液從計量罐打入儲藥槽中，同時打開鼓風(fēng)機進行攪拌，然后加入一定量的濃硫酸，加酸后將鼓風(fēng)機關(guān)閉，保證濃硫酸沉靜一段時間，進行充分活化，然后在開給水閥將水加到指定位置后關(guān)閉進水閥，然后重啟鼓風(fēng)機進行攪拌，到達攪拌設(shè)定好時間后，關(guān)閉鼓風(fēng)機，這樣助凝劑就配置完成了。

1.2 控制要求

①配藥控制方式有兩種，自動和手動，如自動出現(xiàn)故障無法進行，可以手動完成配置。

②當采用自動配藥時，進水閥由PLC控制開關(guān)，當1、2號儲槽水位到達設(shè)定液位后關(guān)閉水閥。加濃硫酸及硅酸鈉時，出口閥開關(guān)由PLC控制，當3、4號計量罐液位到達低限時，液位開關(guān)動作，濃硫酸及硅酸鈉加藥停止。兩種藥品計量罐液位開關(guān)低限位置上下可調(diào)，可以方便控制投加藥量。加藥后靜止沉靜時間及攪拌時間均可上位機設(shè)定。另外增設(shè)加藥超時保護時間設(shè)定，在規(guī)定時間內(nèi)，閥門未打開，或者超過規(guī)定時間內(nèi)未關(guān)閉均會產(chǎn)生報警。

③所有自動配藥條件必須滿足才可以自動配置，如不具備自動配置條件，將無法自動配置，同時產(chǎn)生報警。

2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

自動配藥系統(tǒng)由PLC和現(xiàn)場設(shè)備及儀表構(gòu)成。PLC采用的是美國AB公司ControlLogix1756系列PLC，該型PLC可提供優(yōu)異的高速、高性能、多領(lǐng)域應(yīng)用項目控制；提供具有無擾動切換和高可用性的完全冗余控制器架構(gòu)；提供模塊化且可擴展的網(wǎng)絡(luò)通信；提供范圍廣泛的通信和 I/O 選項，同時ControlLogix平臺是機架式模塊化安裝，不需要斷開連線就可以帶電更換 I/O模塊。現(xiàn)場設(shè)備包括西門子一體式超聲波液位計、磁翻板液位計及液位開關(guān)、電動閥門、鼓風(fēng)機、水泵組成。

3 控制程序設(shè)計

3.1 軟件及語言選擇

根據(jù)配藥流程及控制要求，PLC自動配藥控制程序采用AB公司配套下位機編程軟件Rslogix5000編寫，RSLogix5000編程軟件支持梯形圖、功能塊、順序功能圖、結(jié)構(gòu)文本等編程語言，對于本系統(tǒng)，我們選擇梯形圖編程語言。通過輸入梯級及輸入、輸出、定時器、跳轉(zhuǎn)子程序等指令實現(xiàn)自動配藥功能。硬件配置時，ControlLogix控制器無需手動進行I/O映射，根據(jù)控制屬性，自動創(chuàng)建/命名標簽，并且支持結(jié)構(gòu)體和數(shù)組。

3.2 程序流程圖

配藥時，1、2號藥品儲槽必須產(chǎn)生低限報警，同時將所有配藥涉及到相關(guān)控制設(shè)備權(quán)限均打到自動，各個相關(guān)閥門按控制要求進行關(guān)閉，才能進行配藥。例如：當1號藥池液位低報后，將轉(zhuǎn)換開關(guān)切向2號藥池。系統(tǒng)將使用2號藥池供藥，1號將進行自動配藥。同時，1號藥池出口閥門關(guān)閉，同時2號藥池出口閥門將打開。為保證設(shè)備的安全性及控制程序的易實現(xiàn)性，操作人員在操作時應(yīng)保證在配藥過程中不進行控制模式的切換。

4 配藥系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備維護保養(yǎng)

（1）PLC是整個配藥系統(tǒng)重要設(shè)備，對于PLC維護管理至關(guān)重要。Controllogix5000系列PLC的故障判定可以通過運行Rslogix5000軟件，聯(lián)機后通過查看模塊屬性，判定輕、重故障，如果是輕故障則可以通過該軟件點選清除，如果是重故障則根據(jù)系統(tǒng)提示，更換模塊，或者進行相應(yīng)處理。對于PLC機柜要定期除塵、檢查線路及各種原器件工作是否正常，如有損壞需及時更換。

（2）磁翻柱液位計運行是否正常將直接影響藥品投加量，繼而影響配藥濃度精準度，所以要求距離液位計周圍200mm范圍內(nèi)不得有勵磁鐵件及其它磁性物質(zhì)，否則會影響液位計正常工作。另外，需不定期清洗主體管及磁性浮球組件清除雜質(zhì)，以免對浮子造成卡阻，影響浮球上浮。

5 結(jié)語

凈水廠助凝劑配制過程的控制，由于采用了PLC自動控制，助凝劑濃度的準確性及系統(tǒng)的可靠性都得到了顯著提高，操作人員的數(shù)量也得以減少，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

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