PLC在水廠濾池自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用探究

蕭洪均

（東莞市東江水務(wù)有限公司 廣東東莞 523000）

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，時(shí)代的不斷變化，各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域在發(fā)展中取得了明顯的進(jìn)步。濾池是水廠處理工序中最重要的環(huán)節(jié)，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)水廠的生產(chǎn)成本和功能等有一定的作用影響。根據(jù)實(shí)際情況來(lái)看，在水廠濾池自動(dòng)化控制系統(tǒng)中充分的利用PLC技術(shù)，就能夠妥善的將問(wèn)題處理，使得工作能夠有序的進(jìn)行?；诖?，本文就PLC在水廠濾池自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究與探討。

關(guān)鍵詞：PLC；水廠濾池自動(dòng)控制系統(tǒng)；應(yīng)用；研究與探討

在自來(lái)水行業(yè)中合理的引進(jìn)自動(dòng)化是在20世紀(jì)90年代中水廠發(fā)展的明顯特征。在自動(dòng)化技術(shù)、控制設(shè)備的不斷發(fā)展中，濾池自動(dòng)化、送水自動(dòng)化、水質(zhì)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)都逐漸獲得廣泛的應(yīng)用?？删幊炭刂破骱陀?jì)算機(jī)應(yīng)用是水廠自動(dòng)化的主要特點(diǎn)，其中PLC+IPC控制器得到了廣泛的使用。合理的利用這個(gè)系統(tǒng)就是更好的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性。

1、水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能分析

正常情況下水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能主要有三個(gè)：監(jiān)測(cè)、控制和管理。監(jiān)測(cè)的主要功能就是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及數(shù)據(jù)的采集情況進(jìn)行監(jiān)視；而控制的主要功能是PLC或者計(jì)算機(jī)根據(jù)工藝的實(shí)際需求和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生法變化來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或者利用人工來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理的控制；管理的主要功能是在實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、事故記錄以及各種報(bào)表等進(jìn)行有效的處理。這樣就能夠增強(qiáng)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，提升系統(tǒng)的水平，進(jìn)而降低系統(tǒng)的成本。所以，對(duì)電氣控制、儀表、PLC、計(jì)算機(jī)一體化的監(jiān)測(cè)、控制和管理是水廠生產(chǎn)自動(dòng)化的主要發(fā)展趨勢(shì)。

2、水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能分析

在水廠生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的主要目的就是為了更好的提升水廠自動(dòng)化從而提高現(xiàn)代化管理質(zhì)量水平與生產(chǎn)期間的調(diào)控，這樣就能夠更好的促進(jìn)水廠生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益得到有效的提升，與此同時(shí)對(duì)社會(huì)效益也有一定的促進(jìn)作用。其中具體的表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1水質(zhì)的優(yōu)化方面

在對(duì)水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)的主要目的就是為了更好的實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的安全性和可靠性，從而降低水在處理中需要的大量費(fèi)用。比如可以按照濾池出水的渾濁情況和原來(lái)水質(zhì)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行合理的控制和調(diào)節(jié)，從而使得水的渾濁度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)需求。能夠保證出廠水質(zhì)合格的情況下，更好的實(shí)現(xiàn)了水處理系統(tǒng)運(yùn)行的費(fèi)用逐漸降低。

2.2能源消耗的優(yōu)化

對(duì)于水廠來(lái)講，是能源消耗量較多的生產(chǎn)地點(diǎn)。在通過(guò)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行合理的調(diào)控，就能夠?qū)崿F(xiàn)能源消耗的節(jié)約。比如在對(duì)取水泵站和送水泵電機(jī)的調(diào)控過(guò)程中，保證其能夠按照恒定流量和恒定壓力的方式來(lái)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就能夠防止流量的大量浪費(fèi)和流失，從而更好的實(shí)現(xiàn)=能源消耗的優(yōu)化。

2.3單體構(gòu)筑物運(yùn)行的優(yōu)化

可以按照自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，各個(gè)控制單元能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水處理構(gòu)筑物的運(yùn)行進(jìn)行合理的調(diào)控，這樣通過(guò)對(duì)投藥量、排泥工況、沖洗時(shí)間等工作來(lái)更好的實(shí)現(xiàn)各構(gòu)筑物能夠達(dá)到在最佳的環(huán)境下來(lái)運(yùn)行。

3、PLC在水廠濾池自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析

3.1 PLC在水廠監(jiān)控系統(tǒng)中的有效應(yīng)用

在水廠的監(jiān)控系統(tǒng)中，相關(guān)的工作人員可以 利用上位機(jī)來(lái)對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，這樣就能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)情況進(jìn)行有效的監(jiān)控。合理的利用iFIX組態(tài)軟件中的各種形式的功能在屏幕中能夠建立可視化圖形、操作平臺(tái)以及數(shù)據(jù)表格等，能夠把工業(yè)計(jì)算機(jī)變化成為控制系統(tǒng)的綜合工作站。上位機(jī)IPC可以通過(guò)Modbus-RTU通訊協(xié)議在下位機(jī)的PLC中進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，這樣據(jù)能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)充分的表現(xiàn)出來(lái)，將整個(gè)水廠的配電、工藝設(shè)備等的運(yùn)行狀況水壓、流量以及渾濁度等數(shù)據(jù)充分在匯集在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中，在進(jìn)行詳細(xì)的處理，幫助實(shí)時(shí)進(jìn)行決策的調(diào)整，將動(dòng)態(tài)監(jiān)控的命令和數(shù)據(jù)下達(dá)至控制的設(shè)備中，這樣就能夠支持優(yōu)化的適度調(diào)整，合理的運(yùn)用水資源，對(duì)原水泵站、清水泵站的流量和壓力情況進(jìn)行合理的調(diào)整，將不同地區(qū)的供水量分配均勻。這樣就能夠確保用戶對(duì)水量、水壓和水質(zhì)的要求達(dá)到滿意，使得供水系統(tǒng)的安全性和可靠性得到有效的保證，在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)供水成本的降低。

3.2 PLC在水廠遠(yuǎn)程操作中的有效應(yīng)用

遠(yuǎn)程操作是利用IPC機(jī)操作窗口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行合有效的控制。在水廠現(xiàn)場(chǎng)的所有設(shè)備中，變頻器的操作方式就是遠(yuǎn)程操作。例如PI參數(shù)、速度的升降時(shí)間等情況來(lái)進(jìn)行設(shè)置，在清水泵房的實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行方式氛圍遠(yuǎn)程、自動(dòng)、柜體手動(dòng)這三種方式，還有變頻運(yùn)行、全壓運(yùn)行和降壓運(yùn)行這三種方式，通過(guò)遠(yuǎn)程操作現(xiàn)實(shí)的畫(huà)面，就能夠?qū)@三種方式進(jìn)行隨意的切換。在水廠濾池工藝中，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程的對(duì)濾池的運(yùn)行和沖洗等進(jìn)行有效的控制，在此基礎(chǔ)上，也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的反沖洗周期。對(duì)沉淀池的排泥周期、排泥時(shí)間進(jìn)行遠(yuǎn)程的修改處理。在遠(yuǎn)程操作中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有工藝的閥門開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的操作，對(duì)水源井的開(kāi)停也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的操作等。在計(jì)算機(jī)中利用鼠標(biāo)在畫(huà)面工藝流程窗口中點(diǎn)擊設(shè)備，就能夠?qū)⑦h(yuǎn)程操作的畫(huà)面顯示出來(lái)，并對(duì)其遠(yuǎn)程的操控。

3.3 PLC在水廠自動(dòng)過(guò)濾程序中的有效應(yīng)用

在水廠過(guò)濾的過(guò)程中為了更好的保證出水質(zhì)量的穩(wěn)定性和安全性，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，濾池在進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)恒水位的過(guò)濾。就是在整個(gè)過(guò)濾的過(guò)程中，濾池中液位的控制要在一定的定值上，這個(gè)定值是根據(jù)工廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定的，但是在實(shí)際的工作進(jìn)行中可以對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母摹Ｔ趯?duì)濾池液位的控制中，是通過(guò)對(duì)清水閥門的開(kāi)度的控制來(lái)進(jìn)行的，若是清水閥門的開(kāi)度逐漸增加，出水量就會(huì)逐漸升高使得水面逐漸下降，若是清水閥門的開(kāi)度逐漸降低，那么出水量就會(huì)逐漸變小使得水面升高。

清水閥門可以是調(diào)節(jié)閥門也可以是開(kāi)關(guān)閥門，開(kāi)關(guān)閥門的驅(qū)動(dòng)信號(hào)共有兩個(gè)，一個(gè)是開(kāi)閥，另一個(gè)是閉閥，這兩個(gè)閥門都是開(kāi)關(guān)量，在0N閥門的情況下就能夠保證持續(xù)的運(yùn)作，或者在全開(kāi)或者全開(kāi)的程度上不會(huì)在一個(gè)位置上。調(diào)節(jié)閥是根據(jù)模擬量的開(kāi)度信號(hào)來(lái)進(jìn)行，閥門的情況根據(jù)信號(hào)的變化程度而發(fā)生改變，在這個(gè)過(guò)程中信號(hào)保持不變，那么閥門的位置也不會(huì)發(fā)生什么明顯的變化。但是開(kāi)關(guān)閥門與調(diào)節(jié)閥門相比較而言，要便宜許多，自來(lái)水廠濾池的控制情況對(duì)液位的高度要求不是非常嚴(yán)格，可以存在較大的偏差。所以，根據(jù)節(jié)約成本的實(shí)際情況而言，通常情況下都不會(huì)利用調(diào)節(jié)閥，而是運(yùn)用開(kāi)關(guān)閥來(lái)作為清水調(diào)節(jié)的液位。

根據(jù)液位計(jì)的AI采樣信號(hào)來(lái)作為反饋值和設(shè)定值的比較，以此來(lái)準(zhǔn)確的判斷出其是否超過(guò)了預(yù)訂的范圍要求。如果不再預(yù)定的范圍內(nèi)，在通過(guò)液位的升降情況來(lái)做出準(zhǔn)確的判斷，以此來(lái)決定閥門的動(dòng)作情況。當(dāng)液位比設(shè)定下限低的情況下，要給出關(guān)閥的命令，當(dāng)液位高于設(shè)定的上限時(shí)，要給出開(kāi)閥的命令。如果這兩種情況都不是，閥門不需要進(jìn)行變動(dòng)。閥門的開(kāi)關(guān)都不是短時(shí)間內(nèi)可以完成的，而是需要一定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行運(yùn)作，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為0N時(shí)，閥門電動(dòng)機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)能夠完成該動(dòng)作。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)始終秉承著分散控制、集中監(jiān)測(cè)和管理的控制理念，并且按照水廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、工藝和位置的需求，在生產(chǎn)工藝中建立控制站，則海洋就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工藝設(shè)備和整個(gè)過(guò)程的控制，并且各個(gè)控制站之間要保證可靠性的工業(yè)局域網(wǎng)的連接，從何而實(shí)現(xiàn)管理集中和分散控制的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉淑明，井新，張先松. PLC在水廠加氯自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2009，06：62-64+83.

[2]楊瑩，曹玉波，高維平. PLC在V形濾池自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 化工自動(dòng)化及儀表，2013，09：1147-1149+1170.

[3]謝昕，田偉鋼，劉立月. PLC在水廠藥液系統(tǒng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用[J]. 給水排水，2004，05：103-105.