PLC自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應用分析

羅錦

摘要：在城鎮(zhèn)化建設中，自來水處于不可或缺的地位，居民的生活生產與自來水的供應密不可分。自來水廠“中，供水系統(tǒng)主要工作在于凈化水質、沉淀雜質、保障穩(wěn)定供水。隨著科技的進步，自動化控制技術在自來水廠中的應用取得了長足發(fā)展，其中PLC自動化控制系統(tǒng)的應用為自來水廠的科技化發(fā)展提供了穩(wěn)定可靠的保障。文中首先分析了水廠：中PLC自動化控制系統(tǒng)的各項功能與目前應用存在的制約性問題，并針對這一技術的應用展開討論。

關鍵詞：自來水廠;自動化控制;PLC技術

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0086-02

0引言

PLC技術的應用逐漸取代了傳統(tǒng)繼電器控制模式，通過自動化技術的聯(lián)合可實現(xiàn)邏輯控制與復雜順序控制。對于自來水廠而言，可實現(xiàn)對主要機械設備的完善性控制，實現(xiàn)運算、計數(shù)、定時、順序控制、邏輯運算等多項功能，將傳統(tǒng)機械設備控制模式逐漸替換為數(shù)字化技術模式，對信息輸出輸入速度、工作效率以及設備運行穩(wěn)定性起到基礎保障。PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強、程序編制簡單、使用方便的優(yōu)勢，在自來水廠中可實現(xiàn)廣泛的自動化控制，與智能化儀器設備以及物聯(lián)網技術聯(lián)合下可為自來水廠的科技化發(fā)展增添動力。

1PLC自動控制系統(tǒng)的功能

1.1通訊功能

通過一對一專線聯(lián)系中控室以及總調度室，可實現(xiàn)信息的實時傳輸。在實時通信下保障信息與數(shù)據(jù)的有效溝通與傳遞，屬于基礎的功能類型”。除此之外，基于網絡PLC系統(tǒng)還可實現(xiàn)實時信息共享。

1.2顯示功能

自動控制系統(tǒng)能夠清楚顯示主要機械設備的運行狀態(tài)，并將其狀態(tài)以指標形式表示，方便管理者及時察覺異常。在生產過程中可顯示主要工藝參數(shù)，方便管理者及技術人員全面掌握與了解生產過程，從而在自來水廠“主要設備參數(shù)的調節(jié)上有針對性的操控與調整。

1.3報警功能

自來水廠涉及到的機械設備類型較多，一旦出現(xiàn)異常往往會導致一條生產線的癱瘓，因此報警功能尤為重要。在PLC自動控制系統(tǒng)下，一旦出現(xiàn)問題，即參數(shù)值超出預定范圍并偏離允許范圍，報警系統(tǒng)會自動通知相關人員并給出具體的畫面與報警信息類別，方便技術人員第一時間解決[2]。另外，所有報警信息均會在數(shù)據(jù)庫中存檔，以便于后期整理分析。

1.4數(shù)據(jù)庫管理功能

自來水廠中PLC系統(tǒng)建立了事故數(shù)據(jù)庫與生產數(shù)據(jù)庫，對重要數(shù)據(jù)進行收集、整理、存儲、記錄、使用以及分析[8]。存在工作需求時，系統(tǒng)能夠自動調用數(shù)據(jù)庫中的相關信息提取數(shù)據(jù)并妥善整理，讓數(shù)據(jù)庫真正實現(xiàn)動態(tài)化積累。

1.5自我操控功能

現(xiàn)如今自來水廠使用的PLC自動化系統(tǒng)可在一定程度上實現(xiàn)自我操作與自我控制，由中央控制室發(fā)出指令，對處于生產流程環(huán)節(jié)中的機械設備進行控制與調整，并對分控站程序以及PLC系統(tǒng)相關參數(shù)重新設定。

1.6輸出及打印功能

PLC自動化控制系統(tǒng)可將生產過程中的各項數(shù)據(jù)與信息整理分析后直接輸出，并通過報表形式打印，為技術人員及管理者提供更準確且便于閱讀的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2PLC自動化控制系統(tǒng)存在的問題

目前我國中大型自來水廠基本引入了PLC自動化控制系統(tǒng)，但在水廠實際運作過程中仍存在部分問題。如在自來水廠實施自動化改造和自動化設計期間，自動化控制系統(tǒng)的真正優(yōu)勢并未充分體現(xiàn)，自來水生產的節(jié)能性、可靠性、穩(wěn)定性尚有提升空間。在設計過程中深度不足，并未由上而下的統(tǒng)一調度，導致部分自動控制關鍵環(huán)節(jié)存在邏輯性錯誤，部分自來水廠由于未充分利用自動化系統(tǒng)，而最終造成設備閑置，資源及資金浪費。同時，不少國內自來水廠在自動化上并未實現(xiàn)整體性應用，其原因在于兩點。首先為技術限制，目前自動化控制系統(tǒng)大多需從國外引進，通訊限制以及產品兼容性問題對自動化控制的進程產生的阻礙。其次為管理水平方面，我國自來水廠的管理水平與生產工藝尚未達到國際領先程度，而PLC自動化控制系統(tǒng)很大程度上需要專業(yè)技術人員加以操控。由于技術不足、管理限制，導致部分設備仍延續(xù)著手動控制模式，可能對其生產鏈前后環(huán)節(jié)的自動化有所影響，導致無法真正實現(xiàn)自動化管理。

3PLC控制系統(tǒng)的應用

3.1檢測水質

PLC自動化控制下，自來水廠可實現(xiàn)對水質的自動化檢測，其設備包含液位傳感器、電磁流量計、耗氧量分析儀、二氧化氯分析儀、污濁度儀、壓力傳感器、游動電流儀、氨氯分析儀、酸堿儀。檢測技術包含溫度檢測、水位檢測、流量檢測、壓力檢測、化學分析、電極感應。檢測內容含有耗氧量檢測、氨氯含量檢測、游動電流檢測、濁度檢測、酸堿值檢測等。在PLC自動化技術控制下，各項檢測均能夠自行完成，并將異常數(shù)據(jù)以警報形勢展現(xiàn)。采用通訊制度模式提供準確流量信號，實現(xiàn)精細化控制。

3.2自動調整藥量

自來水廠對污水的處理需要通過藥物來凈化水質，在PLC系統(tǒng)下自動加藥控制可通過對在線儀表流量的接收、對游動電流的分析、對濁度信號的處理來自動調節(jié)藥量。不同時間段下，水的酸堿值、渾濁程度、流量存在明顯差異性，在PLC系統(tǒng)下可通過沉淀濁度檢測、游動電流檢測來反映水體狀態(tài)，實現(xiàn)智能化加藥，增強反應水絮凝效果。在加入絮凝劑處理后會二次檢測，通過沉淀水濁度檢測或絮凝反應檢測，對比標準值，再由PLC系統(tǒng)計算藥量最佳值，從而在保障沉淀效果達到相關標準的前提下減少藥量。

3.3恒壓變頻控制

在自來水廠向外輸送的配水管網中必須強調壓力的有效控制，根據(jù)供水量的不同，壓力實際損失量存在差異性，供水量越大、壓力損失越大。為了實現(xiàn)節(jié)能降耗的發(fā)展需求并滿足用戶用水的水壓要求，必須在不同測試點根據(jù)出水壓力、出水量調節(jié)相應參數(shù)。在PLC自動控制系統(tǒng)下，送水泵站按照出水口需求調節(jié)出水壓力，對出水壓力信號予以采集，并根據(jù)程序算法對送水泵的運行頻率加以調節(jié)，從而達到穩(wěn)定供水的效果，以免頻繁開機停機增大能源消耗量并保障穩(wěn)定供水。

3.4過濾池自動控制

在自來水廠中過濾池的自動控制關鍵環(huán)節(jié)在于沖洗控制以及恒水位控制。傳統(tǒng)操作中采用人工方式在繁瑣的操作下耗費大量人力資源，若水廠規(guī)模擴大，其過濾池的數(shù)量必然會增加，若仍延續(xù)人工沖洗模式將明顯提升勞動強度。在PLC自動控制模式下，系統(tǒng)通過模塊設計可實現(xiàn)對過濾池的全自動沖洗及過濾操作，在無人值守下同樣可完成工作。通常一至兩名管理者或技術人員即可，極大節(jié)約了人力成本。在PLC系統(tǒng)下，濾池自動控制系統(tǒng)的運行可自動采集水位及水頭損失，根據(jù)恒水位自動調節(jié)出水閥并過濾。當濾池運行達到水頭損失設定值或沖洗周期設定值時會自動發(fā)出指令進行沖洗，同時也可由技術人員或值班人員手動調節(jié)發(fā)出沖洗指令。鼓風機、反沖洗泵在自動化控制下先后作業(yè)，沖洗完成后自動投入過濾。

4結束語

自來水廠的PLC自動化控制技術現(xiàn)如今尚處于發(fā)展階段，智能化發(fā)展是自來水廠的必然趨勢，需充分發(fā)揮PLC系統(tǒng)優(yōu)勢及性能，為供水的穩(wěn)定性、安全性打好基礎。

參考文獻

[1]周晨濤.PLC在自來水廠“自動化控制系統(tǒng)中的應用[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2017（2）：167-168.

[2]王經緯.淺談電氣自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應用[J].綠色環(huán)保建材，2017（4）：122.

[3]唐湘濤，諸海川.PLC在水廠預處理中的應用[J].儀器儀表用戶，2018，25（2）：22-25.