PLC程序控制技術(shù)在工業(yè)水處理中的運(yùn)用

李宇　韋曉航

摘要：可視化、可編程邏輯控制程序PLC，近年來在諸多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的推廣與應(yīng)用，工業(yè)水處理就是其中之一。針對工業(yè)水處理問題，本文采用可編程的PLC程序控制技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的方法，通過設(shè)計與實(shí)現(xiàn)控站工業(yè)水處理系統(tǒng)來對工業(yè)生產(chǎn)過程中形成的廢水進(jìn)行處理，并對工業(yè)水處理的基本工藝原理與系統(tǒng)配置進(jìn)行詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：PLC；程序控制技術(shù)；工業(yè)水處理；運(yùn)用

中圖分類號TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號2095-6363（2015）12-0054-02

工業(yè)發(fā)展水平是衡量一個國家綜合國力的重要指標(biāo)，加快工業(yè)生產(chǎn)、推進(jìn)工業(yè)發(fā)展勢在必行。由于在工業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢水，且工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)附近水域往往受污染嚴(yán)重，因而必須要采取有效的水處理技術(shù)來對工業(yè)水進(jìn)行有效的處理。同時，在水資源短缺現(xiàn)象日益加劇的今天，研發(fā)高科技、高效率的水處理技術(shù)不僅是工業(yè)水處理領(lǐng)域的責(zé)任，更是全人類的責(zé)任。所以，研究PLC程序控制技術(shù)在工業(yè)水處理中的運(yùn)用具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

1.PLC程序控制技術(shù)處理工業(yè)水的基本工藝原理

根據(jù)某水處理廠設(shè)計的PLC控站工業(yè)水處理系統(tǒng)，對工業(yè)水處理系統(tǒng)的基本工藝原理進(jìn)行分析，其主要處理步驟包括取水、加藥、沉淀、二次加藥、過濾和供水。首先，利用由變頻器控制的進(jìn)水泵從工業(yè)廠附近的江河中進(jìn)行抽水，將水放入水池內(nèi)，利用變送器和傳感器進(jìn)行水樣數(shù)據(jù)采集，并通過PLC控制程序?qū)M(jìn)水流量及進(jìn)水池的水位進(jìn)行控制。然后，往水樣中加入礬，并將加入礬的水送入管式混合器中進(jìn)行攪拌混合均勻后，送入反應(yīng)池進(jìn)行反應(yīng)，再在平流沉淀層中進(jìn)行沉淀。最后，將沉淀出來的污泥經(jīng)由濃縮、脫水等操作后壓縮成塊運(yùn)出，同時使用回收泵將沒有完全沉淀的水返回到管式混合器中進(jìn)行再次攪拌沉淀，而對于沉淀完全的水加入氯進(jìn)行消毒后，送入過濾池中進(jìn)行過濾。值得注意的是，處理完后的工業(yè)水必須要進(jìn)行余氯檢查，如果余氯不足則進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充，同時再利用反沖洗泵抽取一部分處理后的水對過濾池進(jìn)行反復(fù)多次的沖洗，其余大部分處理后的水送入清水池，經(jīng)過一系列的質(zhì)量檢測后，若達(dá)標(biāo)則由出水泵將其直接排出，若不達(dá)標(biāo)則需進(jìn)行二次處理。

2.PLC控站工業(yè)水處理系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)工業(yè)水處理系統(tǒng)基本工藝原理分析，本文將基于PLC程序控制技術(shù)的工業(yè)水處理系統(tǒng)設(shè)計成三個分控制站的形式，即該系統(tǒng)整體由三個分控站共同組成。這三個分控站分別設(shè)在送水泵房、加藥控制間和過濾池，且每個分控站又分別配備有相應(yīng)的實(shí)時監(jiān)控終端和本機(jī)機(jī)架。三個分控站之間通過設(shè)立專門的通信接口進(jìn)行通信，而主機(jī)與分布式輸入/輸出機(jī)柜之間的通信則采用總線式方式進(jìn)行。

設(shè)在送水泵房內(nèi)的分控站主要負(fù)責(zé)對送水泵房內(nèi)的送水泵進(jìn)行控制，并對配電站和變電站的參數(shù)變量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控與采集。這些參數(shù)變量主要有送水泵的出水壓力、出水流量，送水泵的開啟與關(guān)閉，其他高壓回路電流，變電站與配電站總進(jìn)線的電壓、電流與功率和電機(jī)軸承溫度等。其控制的主要內(nèi)容包括通過相關(guān)工作人員來實(shí)現(xiàn)對送水泵開啟與關(guān)閉以及運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)量的控制，通過管網(wǎng)測點(diǎn)對壓力值進(jìn)行測定與控制，使用變頻器調(diào)速技術(shù)對送水泵的水壓和送水量進(jìn)行自動控制等；設(shè)在加藥間的分控站主要負(fù)責(zé)對原水?dāng)?shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，對工業(yè)水處理過程中的加礬、加氯、沉淀等環(huán)節(jié)的工藝進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；設(shè)在過濾池中的分控站完成的主要任務(wù)是對過濾池的水位進(jìn)行監(jiān)控，對過濾池的反沖洗進(jìn)行自動控制。

該系統(tǒng)PLC機(jī)架的整體結(jié)構(gòu)配置依次為電源、中央處理器、實(shí)時通訊模塊、模擬輸入模塊、模擬輸出模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊和設(shè)備獨(dú)立像素模塊，整體結(jié)構(gòu)形式為梯形結(jié)構(gòu)。模擬輸入模塊主要功能是利用傳感器或變送器將壓力、溫度、流量、液位等工業(yè)水處理過程中的各種物理量測量出來，然后將其轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電信號，并隨著模擬過程的變化而發(fā)生相應(yīng)變化。模擬輸出模塊主要完成將從計算機(jī)設(shè)備中輸出的數(shù)字計算結(jié)果轉(zhuǎn)成相應(yīng)的模擬信號，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)、閥門等裝置的控制。它通常由D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)緩沖器等部分元件組成。

3.處理系統(tǒng)的配置

3.1系統(tǒng)軟件配置

基于PLC程序控制技術(shù)工業(yè)水處理系統(tǒng)的軟件主要有PLC編程軟件、通信軟件和上位監(jiān)控組態(tài)軟件。將在Windows 7系統(tǒng)和一個64位的Rs Logix軟件包環(huán)境下編寫的梯形PLC邏輯控制程序存儲在控制器中，用于對整個工業(yè)水處理流程進(jìn)行控制。它是過程控制的核心與關(guān)鍵，在整個系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。該軟件包不僅提供了靈活的編輯器、可視化的窗口操作界面、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫編輯器和可靠的通信等一系列用戶所需的和希望實(shí)現(xiàn)的各項功能，而且具有軟繼電器控制功能和在線編輯功能，以及輸入/輸出模塊地址的自動分配功能。數(shù)據(jù)庫開發(fā)采用SOL server 2008軟件實(shí)現(xiàn)，該軟件具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能，同時還支持多語言編寫，可以大大增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的可靠性和完整性。

3.2系統(tǒng)硬件配置

工業(yè)水處理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要設(shè)有三臺分控站、在線實(shí)時監(jiān)控設(shè)備、打印機(jī)、電源和一系列微機(jī)設(shè)備等。三臺分控站上文已有所介紹，這里不再贅述。在線實(shí)時監(jiān)控設(shè)備主要用于對工業(yè)水處理各個環(huán)節(jié)以及其他設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行全方位實(shí)時監(jiān)控。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時及時發(fā)出警報，通知工作人員對異常進(jìn)行及時恰當(dāng)?shù)奶幚?，從而保證設(shè)備的正常有序運(yùn)行。打印機(jī)主要負(fù)責(zé)將記錄各種參數(shù)狀態(tài)的報表打印出來，便于有關(guān)工作人員的分析及使用。電源主要負(fù)責(zé)為整個工業(yè)水處理系統(tǒng)的運(yùn)行提供所需電能，其供電的及時可靠是工業(yè)水得以順利處理必不可少的重要條件。微機(jī)設(shè)備主要用于記錄、存儲、顯示工業(yè)水處理過程中產(chǎn)生的一系列參數(shù)，以及處理過程中發(fā)生的各種故障及其原因，以便以后參考需要。

3.3系統(tǒng)通信配置

對于任何一個系統(tǒng)而言，通信的及時順暢是系統(tǒng)正常、安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的重要保障，是信息傳輸?shù)闹匾ǖ?。通信方式的設(shè)置對整個系統(tǒng)的運(yùn)行效果與實(shí)用程度等具有重要的影響。本系統(tǒng)PLC程序控制器通信模塊的配置主要包括適配器、控制器、傳感器等。適配器用于對輸入、輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時更新，控制器用于對整個系統(tǒng)處理過程進(jìn)行控制與監(jiān)督，而傳感器則用于數(shù)據(jù)信號的采集與處理等操作。通過構(gòu)建工業(yè)水處理廠局域網(wǎng)，按照相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、設(shè)置相應(yīng)的接口將各個設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)之中，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的相互通信。

4.總結(jié)

綜上所述，應(yīng)用PLC程序控制技術(shù)所設(shè)計出的工業(yè)水處理系統(tǒng)，不僅大大提高了水處理系統(tǒng)的自動化程度和，實(shí)現(xiàn)了對配電站與變電站參數(shù)、渾濁度、酸堿性、電導(dǎo)率等各個參數(shù)的采集與監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了水處理系統(tǒng)的高度集成化，而且使得系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性和更強(qiáng)的實(shí)用性。總之，該系統(tǒng)還需進(jìn)一步的完善，這對今后工業(yè)水處理技術(shù)的研究與發(fā)展具有極其重要的借鑒作用和意義。