水廠濾池的自動化控制應(yīng)用PLC的研究

戎融

摘 要： 我國水資源面臨著嚴(yán)重的短缺問題，為了提升水資源的利用率，滿足人們的正常用水，不僅需要做到節(jié)約用水，而且還應(yīng)該實現(xiàn)水資源的合理利用，使水資源能夠循環(huán)利用。而凈水廠則是水資源循環(huán)利用的主要場所，對此，需要在過濾水資源的過程中對自動化控制技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，從而減少勞動力，提升凈水廠的生產(chǎn)效率，保障用水安全。

關(guān)鍵詞： 水廠濾池;自動化控制;PLC

【中圖分類號】TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.36.154

1 PLC概述

在上世紀(jì)90年代，我國自來水行業(yè)便已向著自動化方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，并取得了顯著成績。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷研究，相關(guān)的自動化技術(shù)和自動化電子設(shè)備發(fā)展水平也在不斷提升。在凈水廠生產(chǎn)過程中，為了能夠更好的滿足社會發(fā)展要求，為人們提供具有更好品質(zhì)的用水，將自動化技術(shù)在濾池、送水以及水質(zhì)監(jiān)測等方面進(jìn)行了有效應(yīng)用，這極大的促進(jìn)了我國自來水行業(yè)的自動化發(fā)展。而在水廠的自動化控制過程當(dāng)中，人們將計算機(jī)和控制器等在其中進(jìn)行運(yùn)用，這對自來水行業(yè)的自動化目標(biāo)實現(xiàn)起到了重要的推動作用?，F(xiàn)如今，我國自來水行業(yè)自動化控制系統(tǒng)中比較常見的類型包括三種，分別是控制器和計算機(jī)相結(jié)合的控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)以及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，第一種的應(yīng)用比較常見，而且在運(yùn)行時具有操作方便和穩(wěn)定性高等優(yōu)勢，可以有效滿足凈水廠的自動化生產(chǎn)要求。

2 水廠自控系統(tǒng)功能

2.1 水質(zhì)優(yōu)化

在水廠運(yùn)行時，為了使水資源質(zhì)量得到有效保證，使人們能夠享受更加安全的用水，需要合理利用自動化控制系統(tǒng)，這樣可以使水廠的經(jīng)濟(jì)成本有所下降。一旦水廠中水資源十分渾濁，那么為了保證水的清澈度，需要應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)有效沉淀水中雜質(zhì)，這樣可以充分保證水的品質(zhì)，使水資源利用價值得到提高。

2.2 能耗優(yōu)化

在水廠運(yùn)行中會產(chǎn)生極高的能耗，因此，水廠運(yùn)行過程需要對自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用，從而使能源消耗得到節(jié)約，更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在水廠運(yùn)行時，根據(jù)不同時段用水量需求的不同，通過調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的頻率和運(yùn)行機(jī)組數(shù)量，從而保持水廠穩(wěn)定運(yùn)行，降低能源消耗。

2.3 水廠運(yùn)行優(yōu)化

當(dāng)水廠正常運(yùn)行時，通過運(yùn)用自動化控制系統(tǒng)可以有效調(diào)節(jié)水廠各環(huán)節(jié)的運(yùn)行，具體包括濾池藥物投放量和沖洗時間等，從而優(yōu)化水廠的運(yùn)行過程。

3 PLC在水廠濾池自動控制中的應(yīng)用

3.1 PLC在水廠監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在水廠的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，相關(guān)工作人員可以通過上位機(jī)對現(xiàn)場的各種變化情況進(jìn)行監(jiān)控，并對相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)及時獲取，以此來實現(xiàn)水廠濾池的自動化控制。通過應(yīng)用組態(tài)軟件的實時監(jiān)控功能，可以建立水廠各工藝環(huán)節(jié)的操作界面，并對關(guān)鍵設(shè)備的異常狀況進(jìn)行實時報警，同時采集實時數(shù)據(jù)形成曲線、報表等，從而有效將工業(yè)計算機(jī)轉(zhuǎn)變成為更為直觀易操作的人機(jī)界面?？刂葡到y(tǒng)可以通過工業(yè)以太網(wǎng)從下位機(jī)PLC當(dāng)中采集相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而實時反饋現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。而且，通過對PLC的運(yùn)用可以向中央數(shù)據(jù)庫有效傳輸設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、儀表數(shù)據(jù)及水質(zhì)參數(shù)等相關(guān)工藝參數(shù)，并對其進(jìn)行有效處理，為調(diào)度決策的制定提供依據(jù)。系統(tǒng)可以將相關(guān)動態(tài)監(jiān)控命令和數(shù)據(jù)向控制設(shè)備中進(jìn)行下達(dá)，從而優(yōu)化調(diào)度，使水資源得到合理的調(diào)配和利用。

3.2 PLC在水廠遠(yuǎn)程操作中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程操作主要是通過現(xiàn)場PLC控制柜上的觸摸屏對設(shè)備進(jìn)行控制，包括水泵機(jī)組的啟停、變頻機(jī)組的頻率調(diào)節(jié)，同時可以進(jìn)行諸如高低液位報警限值等參數(shù)的設(shè)定。在水廠的工藝流程中，設(shè)備的運(yùn)行方式一般分為遠(yuǎn)程、自動以及柜體手動這三種模式，可以通過在觸摸屏上設(shè)置切換按鈕，對這三種操作模式進(jìn)行切換，同時還可以對反沖洗周期、沖洗時間、過濾時間等進(jìn)行遠(yuǎn)程修改。通過遠(yuǎn)程操作還可以對閥門進(jìn)行開關(guān)操作或開度調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對濾池各工藝環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程控制。

3.3 PLC在水廠濾池自動運(yùn)行中的運(yùn)用

在水廠的濾池工藝流程中，可以通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)濾池的全自動化運(yùn)行，從而確保過濾水質(zhì)和出水量滿足整體需求。在具體過濾過程中，根據(jù)水廠的實際運(yùn)行情況和調(diào)度的要求，需要實時監(jiān)控每個濾格的過濾液位，確保其在某一位置保持過濾。工作人員可以根據(jù)液位計的采樣信號進(jìn)行設(shè)定值和反饋值的對比，從而對其是否超出預(yù)定范圍進(jìn)行判斷，當(dāng)超出預(yù)定范圍時，程序?qū)袛嘁何坏纳登闆r，通過調(diào)節(jié)清水閥的位置來實現(xiàn)水位的恒定。如果液位低于下限卻仍在下降，程序?qū)⒔档颓逅y的開度使水位回升。如果液位已經(jīng)高出設(shè)定上限卻仍在上升，則需要增加清水閥的開度。而在濾池的反沖洗過程中，程序?qū)⒏鶕?jù)每個濾格的反沖洗周期，自動停止過濾進(jìn)入沖洗階段。反沖洗一般分為氣洗、放氣、水洗、排水、等待過濾等步驟，程序在每一步將會控制相應(yīng)的閥門開啟或關(guān)閉，從而實現(xiàn)濾池的全自動化運(yùn)行。

結(jié)束語：綜上所述，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，水廠自動化控制系統(tǒng)也在進(jìn)一步完善當(dāng)中?，F(xiàn)如今，在水廠運(yùn)行過程中比較常見的自動化控制系統(tǒng)主要為控制器和計算機(jī)結(jié)合的控制系統(tǒng)，即PLC自動化控制系統(tǒng)，其不僅可以優(yōu)化水廠運(yùn)行環(huán)節(jié)，而且還能夠使能源消耗有所降低，進(jìn)一步提升了水資源品質(zhì)，對于緩解我國水資源短缺問題具有著十分重要的作用。

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