水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用探討

謝崇錦

摘 要：隨著人們用水需求的不斷提升，城市自來(lái)水必須要注重質(zhì)量的提升。本文主要針對(duì)水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討，旨在說(shuō)明PLC技術(shù)應(yīng)用的重要性，以及其對(duì)加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的影響。

關(guān)鍵詞：水廠加藥；自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著城市規(guī)模建設(shè)的不斷擴(kuò)大，城市用水已成為提高用戶質(zhì)量的關(guān)鍵，需要高度重視。城市用水質(zhì)量與用戶健康息息相關(guān)，在水處理過(guò)程中需要加藥，這樣就可以提高水質(zhì)。隨著人們對(duì)水質(zhì)要求的不斷提高，需要加強(qiáng)對(duì)加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用?？梢圆捎肞LC技術(shù)提高水處理質(zhì)量，并通過(guò)強(qiáng)大的擴(kuò)展性和使用的可靠性提高水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)質(zhì)量。

1 水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的重要性

在水廠的水處理過(guò)程中，需要融入先進(jìn)的技術(shù)才能提高水質(zhì)，滿足人們的需求。先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，能夠?qū)φw水處理過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)督與維護(hù)，不僅可以節(jié)約水源，還可以提高水處理操作的安全性與可靠性。采用PLC設(shè)備進(jìn)行加藥系統(tǒng)的控制，可以大大提高處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的效率。該設(shè)備主要結(jié)合微處理技術(shù)，可以隨時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的命令。在該裝置中，主要有三個(gè)主要環(huán)節(jié)，一是輸入采樣，二是用戶程序執(zhí)行，三是輸出狀態(tài)刷新。這三個(gè)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，陸續(xù)完成之后，就等于一個(gè)完整的工作周期。

2 水廠加藥控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 濾池系統(tǒng)

在水質(zhì)過(guò)濾的過(guò)程中，可采用V型濾池，其可以進(jìn)行恒水位過(guò)濾，這樣就能夠?qū)Ψ终具M(jìn)行有效的控制。采用PLC能夠?qū)λ贿M(jìn)行嚴(yán)格控制，保證水位得到有效調(diào)節(jié)，有利于固定過(guò)濾中的水位。采用恒水位過(guò)濾需要注意濾水池中的清水調(diào)節(jié)閥能夠結(jié)合實(shí)際進(jìn)行工作，確保其開(kāi)度與實(shí)際保持平衡，否則就會(huì)影響水位的位置變化。在濾池系統(tǒng)中，有必要對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，使其可以符合實(shí)際需求，從而確保水位穩(wěn)定。

如果濾池中的水位上升，主要是因?yàn)闉V池中的進(jìn)水量增多；或者水頭損失引發(fā)的濾池水量下降。隨著水位的不斷上升，水位將會(huì)不斷瀕臨濾池系統(tǒng)的最大警戒值，超出這一數(shù)值就會(huì)進(jìn)一步增大反射信號(hào)。這時(shí)，自動(dòng)系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮作用，通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)出水量，使得水位進(jìn)一步下降，不會(huì)超出最大承受值。水位穩(wěn)定后，率水池的水位就可以固定。根據(jù)水位上升和一系列操作，不難發(fā)現(xiàn)濾池系統(tǒng)可對(duì)水位的固定進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高工作效率。

如果濾池水位下降，主要是因?yàn)檫M(jìn)水量減少。隨著進(jìn)水量不單減少，水位的變化可能會(huì)無(wú)法達(dá)到目標(biāo)值，反射信號(hào)亦會(huì)隨之減弱。閥門(mén)在調(diào)節(jié)的時(shí)候，會(huì)因偏差值較小而縮小開(kāi)度，繼而引發(fā)出水量減少。在這種情況下，水位雖然會(huì)有一定的變化，但最終也會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定。隨著水位的不斷下降，閥門(mén)的自動(dòng)調(diào)節(jié)也會(huì)隨時(shí)根據(jù)偏差保持開(kāi)度，確保出水量。根據(jù)“請(qǐng)求沖洗”申請(qǐng)的次序，PLC會(huì)自動(dòng)根據(jù)次序啟動(dòng)濾格子，根據(jù)申請(qǐng)要求自動(dòng)進(jìn)行沖洗。次序排列時(shí)，通常會(huì)組成一隊(duì)列，結(jié)合不同的PLC沖洗方式實(shí)現(xiàn)沖洗。要注意控制反沖洗水泵、鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止與反沖洗水泵出口氣動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。根據(jù)相應(yīng)的沖洗方式，啟動(dòng)設(shè)備開(kāi)展工作。

2.2 高密度沉淀池系統(tǒng)

在高密度沉淀池系統(tǒng)，要注重生產(chǎn)模式的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。當(dāng)高密度澄清池進(jìn)水閥門(mén)打開(kāi)后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行，并各自發(fā)揮著作用。在PLC的控制下，處于生產(chǎn)模式中的設(shè)備如果發(fā)生故障，通常不會(huì)影響高密度沉淀池系統(tǒng)的工作，而是會(huì)及時(shí)發(fā)送故障信息，相關(guān)人員會(huì)在一定的時(shí)間范圍內(nèi)解決故障。如果沒(méi)有立刻解決故障，高密度沉淀池系統(tǒng)會(huì)停止生產(chǎn)模式，以隔離的方式保護(hù)系統(tǒng)，關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)。故障解決的時(shí)間、速度都會(huì)影響到高密度澄清池的工作，要高度重視。如果高密度沉淀池系統(tǒng)處于隔離模式之下，通常就會(huì)停止生產(chǎn)模式，進(jìn)水閥門(mén)會(huì)關(guān)閉，各種化學(xué)藥劑停止投加，污泥回流泵也不會(huì)繼續(xù)工作。不過(guò)，諸如攪拌機(jī)、刮泥機(jī)等設(shè)備還會(huì)繼續(xù)工作，不會(huì)受到太大的影響。此外，高密度沉淀池系統(tǒng)需要定期進(jìn)行維護(hù)和檢修，這就需要所有設(shè)備停止工作，以配合檢修工作順利開(kāi)展。

2.3 上位機(jī)監(jiān)控與下位機(jī)控制應(yīng)用

關(guān)于水廠的加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要進(jìn)一步完善監(jiān)控措施。采用工業(yè)計(jì)算機(jī)可完成上位機(jī)監(jiān)控。監(jiān)控人員通過(guò)CRT開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定與修改。CRT能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)處理。通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控可以對(duì)控制器的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行組態(tài)與合理控制。

下位機(jī)控制也是自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)的重要組成部分。由于該系統(tǒng)的核心是PLC，因此，在使用的過(guò)程中可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的各項(xiàng)工作，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效控制與操作，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的即時(shí)通訊，從而完成對(duì)加藥系統(tǒng)的自動(dòng)控制和故障報(bào)警。根據(jù)加藥系統(tǒng)滯后性特點(diǎn)，需要在控制時(shí)注意是否會(huì)引發(fā)起系統(tǒng)超調(diào)或震蕩。因此，可采用計(jì)算機(jī)、改進(jìn)的數(shù)字PID控制算法對(duì)滯后進(jìn)行有效補(bǔ)償。

2.4 控制軟件的應(yīng)用

上位機(jī)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與自動(dòng)化控制。該界面主要是人際操作界面，包括圖形編輯器、實(shí)踐監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)警、數(shù)據(jù)庫(kù)等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高校采集與處理，能夠有效實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控。

控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型從來(lái)表示加藥控制系統(tǒng)，包括變頻器、采樣系統(tǒng)、流量?jī)x。由于系統(tǒng)十分復(fù)雜，因此，在輸入變量的時(shí)候需要注意幾個(gè)固定的變量設(shè)定。為了保證穩(wěn)定的水濁度，需要確定輸入?yún)?shù)是否發(fā)生變化，這樣控制參數(shù)就會(huì)保持穩(wěn)定。如果受到外界的變化影響，系統(tǒng)就可以保持輸出維持在設(shè)定值，將系統(tǒng)的輸入設(shè)置為游動(dòng)電位設(shè)定值。由于流量，濁度的變化都會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響，因此在利用PLC實(shí)現(xiàn)加藥系統(tǒng)自動(dòng)控制時(shí)，必須要明確各種裝置， 比如零階保持器、投藥裝置、取樣裝置等等。在下位機(jī)控制中，軟件會(huì)根據(jù)控制的要求執(zhí)行PID回路指令與PID計(jì)算。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，關(guān)于水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要高度重視。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)會(huì)日益明顯。通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，有助于提升系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉明.基于PLC和組態(tài)軟件的水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017（02）：102103.

[2]王建平，陸翔敏.水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2016，35（S1）：140143.

[3]趙士琦.水廠加氯系統(tǒng)自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2012，25（07）：116+118.

[4]王建平.PLC在水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2011（11）：105.