PLC控制技術(shù)在水廠自控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

王玉濱

煙臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)自來水公司，山東 煙臺(tái) 264006

1 水廠的自控系統(tǒng)

隨著我國現(xiàn)代水廠工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在有許多水廠已經(jīng)加大了深度處理凈化單元，從而應(yīng)用技術(shù)加工出優(yōu)質(zhì)飲用水，許多擁有自控系統(tǒng)的水廠都是由光纖環(huán)網(wǎng)形成的主干網(wǎng)，連接操作員站和工程師站以及其它相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)控制站等等，現(xiàn)場(chǎng)站主要包括了二級(jí)泵房、沉淀池、濾池、加藥間、水泵房等一些設(shè)備，在沉淀池上面有桁車，在大多數(shù)的時(shí)候都是通過無線方式連接到達(dá)沉淀池主站的；目前國內(nèi)許多中大型城市的水廠在通常情況下都是應(yīng)用傳統(tǒng)的一些辦法，比如說氧化溝和活性污泥法等技術(shù)工藝。然而自控系統(tǒng)是經(jīng)過多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制室以及一個(gè)中央控制室來組成的，通過光纖環(huán)網(wǎng)等等的連接設(shè)備將其連接到一起，并且都需要進(jìn)行觸摸屏的配置在每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)。以供現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)使用，PLC中的編程軟件大部分是由生產(chǎn)廠商提供，與其硬件進(jìn)行配套使用，一般都配置觸摸顯示屏，供工作人員現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作使用，其自身需要有相對(duì)應(yīng)的軟件。

2 PLC的控制模式以及濾池的運(yùn)行

2.1 控制模式

手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種狀態(tài)成為了PLC的控制模式，生產(chǎn)設(shè)備接受不同控制型號(hào)的來源在兩種不同運(yùn)行狀態(tài)下，在這兩種不相同的狀態(tài)下自動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行不相同的模式的監(jiān)控功能。在自動(dòng)控制方式下，PLC的輸出的控制完全操控了設(shè)備運(yùn)行，相關(guān)的控制邏輯通過PLC根據(jù)輸出控制指令來執(zhí)行，包括在自動(dòng)模式下根據(jù)有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)工況，和事先設(shè)定好的工藝參數(shù)，對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行控制以及保護(hù)被控制期間所出現(xiàn)的設(shè)備故障，在點(diǎn)動(dòng)的模式下執(zhí)行對(duì)單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行的控制，和在組合的模式下對(duì)設(shè)備組進(jìn)行對(duì)一步化的控制；在手動(dòng)控制方式下，設(shè)備將不被PLC所控制，但設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)仍會(huì)繼續(xù)被進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、以及故障報(bào)警等其他工作，可以通過對(duì)轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行控制來對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。

反沖洗時(shí)的自動(dòng)控制和濾池中的運(yùn)行:在濾池自動(dòng)控制的過程中，主要負(fù)責(zé)控制反沖洗設(shè)備監(jiān)控風(fēng)機(jī)、反沖洗水泵和有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，要求能夠使每一格的濾池在恒定水位運(yùn)行。無論在任意的一格濾池中進(jìn)行反沖洗的時(shí)候，整個(gè)的反沖洗的過程是在濾池PLC和反沖洗PLC互相配合下完成的。當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)放松對(duì)濾池的控制時(shí)，我們可通過手動(dòng)的方法來完成濾池的閥門和反沖洗設(shè)備的操作。濾池的控制方式有三種運(yùn)行模式，分別為手動(dòng)操作、半自動(dòng)以及自動(dòng)。

2.2 濾池的運(yùn)行

過濾:生產(chǎn)過程中，唯一要做的是檢查顯示阻塞程度的水頭損失。液位傳感器控制回路控制著濾后水閥門。當(dāng)水頭損失達(dá)到約1.5m時(shí)，或當(dāng)運(yùn)行時(shí)間長過設(shè)定值時(shí)，濾池將自動(dòng)進(jìn)行反沖洗（濾池處于自動(dòng)模式）。缺省設(shè)定值為24小時(shí)。待濾水通過開孔流入側(cè)面的“V”形槽并通過它在濾池的全長上向?yàn)V池供水。水通過濾砂和濾頭后在濾板下方進(jìn)入濾后水管道。

濾池停用:停止濾后水生產(chǎn)，關(guān)閉濾后水出水閥。

2.3 濾池反沖洗

濾池的反沖洗是通過在足夠克服過濾物質(zhì)的阻力的一定壓力下向?yàn)V池反向供水和氣來完成的。在兩者的作用下，被濾池截流的雜質(zhì)被釋放進(jìn)排污系統(tǒng)。

反洗的過程包括以下幾步:

停止:停止過濾，濾后水出水閥關(guān)閉。

頂部排水自動(dòng)排水閥打開。當(dāng)水位降至反洗排水堰后再執(zhí)行下一步。

形成氣墊（持續(xù)大約30s～1min）:啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，打開進(jìn)氣閥，空氣由氣路系統(tǒng)進(jìn)入濾池；目的是在濾板下方形成氣墊。

氣水聯(lián)合反洗:啟動(dòng)一臺(tái)反沖泵，打開反洗進(jìn)氣閥（保持自動(dòng)旁通閥關(guān)閉），同時(shí)進(jìn)行氣沖洗大約6min。期間，檢查是否有跑砂現(xiàn)象；如有，減小水的流量直至現(xiàn)象消失。

漂洗:停止氣沖，保持水洗。這一步必須持續(xù)到排水干凈為止。

轉(zhuǎn)化到過濾:關(guān)閉反沖洗進(jìn)水閥，關(guān)閉反沖洗排水閥，停止反沖泵，打開濾池進(jìn)水閥。

3 系統(tǒng)的運(yùn)行

3.1 濾池運(yùn)行模式

自動(dòng)運(yùn)行模式:濾池投入使用時(shí)，濾后水調(diào)節(jié)閥控制濾池液位。以下3種情況任意發(fā)生的話，濾池將自動(dòng)進(jìn)行反沖洗:超過了濾池運(yùn)行時(shí)間，水頭損失高于設(shè)定點(diǎn)，控制臺(tái)或監(jiān)控電腦發(fā)生沖洗要求。一個(gè)沖洗周期后，濾池恢復(fù)過濾狀態(tài)。在同一時(shí)間內(nèi)只能沖洗一個(gè)濾池。如果沖洗條件不具備，濾池停留在過濾狀態(tài)（等待沖洗）直到?jīng)_洗水源準(zhǔn)備就緒，條件是濾后水池滿足中水位，沒有低氣壓，2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)及2臺(tái)沖洗泵準(zhǔn)備就緒。

手動(dòng)操作模式:當(dāng)濾池處于“手動(dòng)”運(yùn)行模式時(shí)，預(yù)設(shè)的“阻塞值”與“過濾時(shí)間”自動(dòng)不能觸發(fā)反沖洗，濾池在得到操作人員的手動(dòng)反沖洗請(qǐng)求之前將一直保持過濾狀態(tài)。

當(dāng)濾池被選擇在手動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，通過操作員可選擇兩種沖洗模式:自動(dòng)或分步?jīng)_洗模式。

沖洗模式也分為自動(dòng)沖洗模式和分步制沖洗模式。自動(dòng)沖洗模式:當(dāng)沖洗模式被選為“自動(dòng)”模式時(shí)，在收到?jīng)_洗請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一個(gè)完整的沖洗周期?？赏ㄟ^操作員從操作盤按下“沖洗請(qǐng)求”鍵，或從監(jiān)控計(jì)算機(jī)、或由運(yùn)行計(jì)時(shí)器或由阻塞設(shè)定值觸發(fā)沖洗。分步制沖洗模式:當(dāng)濾池沖洗模式被選作“分步制”模式時(shí)，通過操作員從觸摸屏按下“沖洗請(qǐng)求”鍵，然后，按下觸摸屏上的“步進(jìn)”鍵，就可啟動(dòng)每個(gè)沖洗步驟。各順序的持續(xù)時(shí)間由操作員調(diào)配。結(jié)束沖洗時(shí)，濾池停止。只有當(dāng)濾池被選在手動(dòng)模式時(shí)，該沖洗模式方才有效。

關(guān)閉濾池:短期內(nèi)沒有要求的話，在控制臺(tái)保持濾池停用狀態(tài)。若延長關(guān)閉時(shí)間（一周或以上），必須將濾池完全排放干凈。必須遵照啟動(dòng)濾池沖洗的指示重新啟用濾池。

4 結(jié)論

目前，我國在水行業(yè)的自動(dòng)化控制方面正處在由PLC控制的局面，用科技的手段來實(shí)現(xiàn)節(jié)能低消耗的管理。經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)以及開發(fā)，控制系統(tǒng)已開始逐漸完善，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。用戶可實(shí)現(xiàn)過程控制、順序控制、運(yùn)動(dòng)控制以及過程控制的隨意組合進(jìn)行控制，提高了水廠的工作效率，減少了因故障所照成的經(jīng)濟(jì)損失，極大地家少了工程實(shí)施所消耗的費(fèi)用，大大提高工程的生產(chǎn)效率。

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