摘要：在自来水供应系统中，控制系统是整个系统的核心部分，在确保供水稳定性方面有着重要作用。而PLC在水厂自动化控制系统中的应用为自来水厂生产控制提供了更加稳定可靠的运行保障，是一项重要的技术应用。基于此，本文主要对PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用进行了探讨，旨在促进自来水厂供水系统控制水平的提高，确保供水系统更加稳定运行。
关键词：PLC；自来水厂；自动化控制系统
随着社会经济及人们生活水平的不断提高，自来水作为城市居民生活中的不可或缺部分，人们对供水质量及服务也有了更高要求。而在自来水厂运行过程中，控制系统是最核心组成部分，控制系统运行质量直接关系到整个供水系统运行的稳定性。PLC技术在自来水自动化控制系统中的应用，具有操作简单、可靠性等优点，能够在更大程度上提高供水系统运行的稳定可靠性，从而促进自来水厂自动化控制系统整体效益提升。
一、自来水厂控制系统发展现状
就自来水厂生产工艺而言，虽然不同水厂存在一定差异性，但是整体而言，自来水生产工艺是基本相同的，主要包括取水、加药、沉淀、过滤及加氯送入管网等环节。而控制系统作为自来水厂生产系统中的核心系统，随着科学技术的不断发展，其自动化水平得到了很大提高，有效提高了水厂生产系统运行的稳定可靠性。但整体而言，虽然我国大部分水厂都基本实现基于PLC自动化控制，但是在实际生产中仍存在一些问题。一方面，由于生产工艺、管理水平有限及技术限制等原因，国内大多水厂没有真正实现全部自动化，一些设备仍以手动控制为主，不利于进行资源有效控制，从而造成资源浪费。另一方面，自动化控制系统在水厂厂在自动化设计及改造方面的优势并没有得到充分发挥，设计过程很难实现统一调度，且设计层次不够深入，自动控制关键环节常出现各种状况，从而造成设备闲置及资源浪费等问题。因此， 基于自来水厂自动化控制系统发展现状，进一步加强PLC技术在自来水厂自动化控制系统中应用的研究意义重大。
二、自来水厂自动化控制系统中的PLC应用模式与配置
（一）模式
PLC技术在自来水厂自动化控制系统中的应用，其控制模式通常分为三级控制。首先是工作站，PLC通过对各项仪表参数进行实时监测来掌握系统运行状态，这是PLC自动化特征的重要体现。其次为中心控制室，主要负责PLC信息接收，对自动化控制系统运行进行整体控制。在这两级控制基础上，现场值班人员通过各分站PLC面板、操作台及控制箱等进行就地手动控制，从而实现对自动化控制系统的把控。在控制模式上，PLC技术应用在自来水厂控制系统中的应用就体现了更高的有效性及高效性，能够更好地满足自来水厂生产控制自动化需求。
（二）PLC配置
PLC自来水厂自动化控制系统中的应用，其配置主要以中心控制室为核心，通过对自来水厂取水泵站、送水泵站及加药系统等模块配置单独PLC，利用计算机控制系统就可以实现各模块的专门控制。PLC在自来水厂自动化控制系统中运用集散型控制系统模块，连接PLC分站运行，使自来水厂自动化控制系统实现了可靠性、共享性运行。
三、PLC在自来水自动化控制系统中的设计表现
（一）软件设计
在自来水厂自动化控制系统的软件设计中应用PLC要求能够将系统的压力和流量进行有效把控。利用PLC软件来传送PID控制运算的结果至变频器结构内，采用变频器来对水泵的转速进行把控，实现自来水厂官网流量的调节。而且，在运行自动化控制系统过程中PLC的软件设计利用单独变成来对变频的控制程序进行独立编辑，结合实际管网需求来对其模块功能进行调节，实现系统运行的管控。
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（二）硬件设计
自来水自动化控制系统中其供水主要采取的是恒压变量方式，在供水过程中对输入以及输出信号进行控制，采集模拟信号，对自动化控制系统的水压、流量等信息进行模拟，通过PLC转化，模拟信号的记录会呈现到上位机上，并将其运用至自来水的自动化控制系统当中。
四、PLC在自来水自动化控制系统中的具体应用
（一）监控系统
监控系统是自来水自动化控制实现的重要基础，建立可靠的监控系统非常重要，而这也是PLC在自来水厂自动化控制系统中应用的重要体现之一。在自来水厂中控室计算机监控系统中应用PLC，其最主要的作用就是对自动化控制系统进行全面监督，以实现对自来水厂运行过程的有效把控。中心控制室中的计算机监控系统与自来水厂各个模块主站的PLC连接，在整个系统中处于核心地位。自动化控制操作系统利用通讯联络方式联系主站PLC，实现了自动化控制系统中资源的共享，为高效监控的实现提供了基础保障。而从应用效果来看，PLC在监控系统中的运用不仅实现了对水厂自动化控制系统运行的监控，而且还能很好的将主站通讯状态展示出来，工作人员通过计算机监控系统就可以全面了解自动化控制系统运行情况。
（二）基于PLC应用的加药系统
加药系统是自来水厂生产中的一个重要组成部分，对于水处理环节而言，加药控制是一个非常复杂的过程，具有延时长、干扰因素多及非线性变化复杂等特点，因此为实现加药系统高效运行，降低自控难度，提高运行效益，实现和提高加药系统自动化控制水平非常重要。PLC在加药控制系统中的应用采用SCD（流动电流）法，加药自控为前馈——反馈闭环控制系统，原水流量作为前馈变量，加药后取样水SCD值为反馈变量。在具体应用中，PLC通过将AI信号（4—20mA流动电流信号）与程序内最佳设定值进行比较后输出AO（4—20mA）信号对加药计量泵变频器进行控制，这样就实现了加药泵工作频率的控制与加药量的实时调整。通过控制将SCD始终逼近设定值，就可以将沉淀池浊度控制在最低范围内。
（三）基于PLC应用的加氯系统
在自来水生产过程中，对水进行加氯处理是一个重要环节，加氯系统控制应用非常重要。一般情况下，水处理加氯过程主要分为前加氯和后加氯两个环节。其中，前加氯投入主要根据原水流量比例，其自控实现的原理主要是通过PLC对原水流量变化及设定的投加系数对次氯酸钠投加泵进行控制；而后加氯则采用复合环控制投入方式，PLC通过输入原水流量信号（前馈变量）及加氯后取样水余氯值（反馈变量）和设定余氯值，采用PID规则输出AO信号对次氯酸钠投加泵进行控制，通过闭环控制系统，只要将余氯值控制在设定值范围内变化，就有效实现加氯处理过程的控制。
五、结语
总而言之，自动化控制系统是自来水厂生产过程中的核心部分，其控制水平的提高对于自来水生产经济效益及社会效益的提高具有重要意义。而PLC技术作为现代工业应用中应用最为广泛的自动化控制技术，其在自来水厂自动化控制系统中的应用更是具有重要意义与作用。因此在实际应用中，应进一步推广PLC技术在自来水厂自动化控制系统中的应用，并加强相关技术研究，不断优化技术，以充分发挥PLC技术应用优势提高自来水自动化控制水平，从而为自来水厂生产运行提供更加安全可靠的技术保障，促进自来水生产行业健康发展。
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论文作者:马宝圆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
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