基于PLC的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)探討

夏虓，王國穎

（中國樂凱集團(tuán)有限公司，河北 保定071000）

1 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得工業(yè)和生活用電需求不斷增長，對(duì)高規(guī)格、高性能的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求也越來越高。水處理系統(tǒng)的較快發(fā)展不但為新技術(shù)的出現(xiàn)提供可能，還對(duì)環(huán)境治理方式的優(yōu)化起到了積極促進(jìn)作用，從而在一定程度上促進(jìn)了生產(chǎn)力的提升和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。而為了更好地使水資源得到凈化，采用基于PLC 技術(shù)的自動(dòng)化處理系統(tǒng)所發(fā)揮的作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以其他自動(dòng)化控制技術(shù)為基礎(chǔ)的處理系統(tǒng)。PLC 技術(shù)主要是通過利用電氣的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)質(zhì)使用，提高能源使用效率。

2 PLC技術(shù)概述

2.1 PLC技術(shù)的定義

PLC技術(shù)全稱為可編程邏輯控制器技術(shù)，該技術(shù)可以通過編程的模式，使用內(nèi)部的處理程序執(zhí)行有關(guān)指令，不同的存儲(chǔ)方式都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)不同的影響，要采用適當(dāng)?shù)墓芾眢w制來提升現(xiàn)在的工作效果和工作效率。PLC工作主要包括掃描階段、執(zhí)行階段及輸出階段三個(gè)階段，采集和輸入樣品的相關(guān)信息，并結(jié)合用戶需求以及用戶指令，可以對(duì)內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，并做到持續(xù)重新輸出，使得PLC運(yùn)行能夠更加安全和穩(wěn)定。同時(shí)，PLC安裝也相對(duì)比較簡便，編寫較為簡單的程序，不但易于維修，相關(guān)工作人員還能夠快速掌握操作指令和控制方法。PLC技術(shù)具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性以及靈活性強(qiáng)的特征，有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用范圍，因此，PLC 技術(shù)在不同的電氣工作環(huán)境中都可以得到很好的應(yīng)用。在運(yùn)用PLC系統(tǒng)時(shí)，可以充分發(fā)揮編程的特性，在進(jìn)行人為編程的過程中，融入一定的信息化控制手段，進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)械生產(chǎn)控制，使其應(yīng)用更加靈活，充分體現(xiàn)其自主控制能力強(qiáng)和實(shí)際應(yīng)用性高的特性[1]。

2.2 水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求

自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制與自動(dòng)控制之間的實(shí)時(shí)切換以及轉(zhuǎn)變，滿足不同條件下的操作要求。通過控制形式變化的方式實(shí)現(xiàn)水處理的功能，提高水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)控制的靈活性和科學(xué)性。同時(shí)，系統(tǒng)控制還需要做到對(duì)相應(yīng)的控制方式和工藝參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，并手動(dòng)對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行單獨(dú)操作，設(shè)置自動(dòng)報(bào)警機(jī)制，有效解決各個(gè)區(qū)域中存在的問題。在水處理過程中，系統(tǒng)保護(hù)和報(bào)警機(jī)制需要控制水箱水位以及負(fù)荷量，保持水箱水位和負(fù)荷能夠在正常的范圍之內(nèi)。如果低于水位線或者超過水位線時(shí)，需要啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警裝置，保護(hù)高壓泵并測量水壓力值，及時(shí)對(duì)相關(guān)異常情況進(jìn)行報(bào)警，可以使得電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定[2]。

3 基于PLC的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 硬件設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要結(jié)合水處理設(shè)備的工作運(yùn)行需求，選擇適合的控制器和系列模塊，包括冗余和不冗余兩種解決方案，根據(jù)具體的工程項(xiàng)目要求采取適合的解決方案。CPU 一般要求配置獨(dú)立的I/O 接口，集成裝載儲(chǔ)存器配帶防護(hù)涂層，合理設(shè)置CPU 的主頻、平均處理時(shí)間以及最大I/O 尋址范圍。通過兩個(gè)互為備份的接口模塊的有效連接，實(shí)現(xiàn)接口模塊的無縫切換。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

由于PLC都是以程序形式實(shí)現(xiàn)的，所以PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作大多集中在軟件程序的設(shè)計(jì)上，即梯形圖的設(shè)計(jì)。工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工藝的升級(jí)和開發(fā)，做好圖形設(shè)計(jì)工作，選擇適合的編程軟件?；赑LC 的控制程序由主程序和子程序組成，完成編寫的程序經(jīng)過編譯后下載至PLC 中，從而實(shí)現(xiàn)任務(wù)的控制。在程序編寫完成后，有關(guān)工作人員可以利用仿真軟件進(jìn)行模擬，以檢查程序編寫有無錯(cuò)誤。

3.3 通信方式

選用適合的上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場的設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，調(diào)整控制設(shè)備運(yùn)行工作狀態(tài)，讀取儀器的工作情況，并及時(shí)解決各種突發(fā)問題和突然出現(xiàn)的設(shè)備故障。在通信過程中，要求整個(gè)凈水處理程序設(shè)計(jì)能夠靈活地進(jìn)行編輯和改變，在應(yīng)用組態(tài)軟件按鈕控制PLC 時(shí)，不能直接讀取繼電器輸入的值，要通過內(nèi)部寄存器進(jìn)行中間轉(zhuǎn)換。任務(wù)的優(yōu)先程度由高到低分別通過傳感器、數(shù)據(jù)接收、主控器解析、藍(lán)牙發(fā)送。

3.4 PLC在電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況

在使用PLC進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要準(zhǔn)確測量水箱的實(shí)際水位，在水箱中放置低浮球，并通過測試低浮球的位置傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)，保證邏輯工程數(shù)據(jù)的科學(xué)性和合理性，對(duì)于不能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水位的情況，則需要利用二級(jí)高壓關(guān)閉水閥。PLC 液位自動(dòng)控制器的原理如圖1所示。

4 結(jié)語

綜上所述，基于PLC 的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效提升水處理效率和水處理質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水處理過程的靈活控制，減少水處理過程中的安全隱患，保證凈水處理系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果，降低污水處理廠處理過程中的能源資源消耗，降低污水處理和凈化的成本，提升處理系統(tǒng)整體的運(yùn)行質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水處理系統(tǒng)的順利安全工作。