乌娜
青海省水利水电勘测设计研究院 青海省西宁市 810000
摘要：由于自来水厂对人们生活的影响非常大，日常的电能等消耗较大，所以将电气自动化和自来水厂运营结合起来，可以提高节能降耗的效率。基于此，在简要介绍自动化控制系统以及自来水厂制水的基础上，就如何将自动化控制系统有效应用于自来水厂的节能降耗中进行研究分析，以供参考。在生产现场会布置多个PLC控制子系统，各子系统以功能划分，每个PLC控制子系统均有自己的监控计算机，这样就可以避免由于控制系统的故障导致整个PLC自动控制的崩溃。
关键词：自动化控制系统；自来水厂；节能降耗
中图分类号：TU991 文献标识码：A
引言：可编程控制器（PLC）是一种含有微处理器的数字式电子设备，具有编程方便、快速、可靠性高等优点。可编程控制器控制系统由于其功能完善、应用灵活、可靠性高等特点，有着广泛的应用。
1 PLC技术的相关概念
PLC是一种可编程的逻辑控制器，用户可以根据自己的需求编写控制程序，进而制定针对性强的控制策略。PLC的运行机制主要包括三方面的工作内容：借助于传感器和数据交互接口来完成数据采集、根据用户预先定义的程序进行数据处理、生成控制指令并完成输出刷新。相较于传统的单片机控制或继电器控制方式，PLC采用基于程序的逻辑控制方式，摆脱了传统控制器结构和接线复杂的弊端。同时，因为PLC内部的存储器可以直接将控制逻辑进行存储，然后借助半导体电路实现控制，所以其运行稳定性和可靠性也显著提升。以上特点都促使PLC逐渐成为了电气自动化控制领域的主流技术之一。通过应用PLC技术，使得整个工业电气自动化都实现了飞速发展，特别是在能源开发、化工生产和高新技术领域，PLC在实际工作中都发挥了极其重要的作用。由于PLC技术的控制性能和稳定性优异、使用灵活、功能丰富，所以在电气控制系统中发挥着重要作用，电气工程中的顺序控制、开关量控制以及闭环控制等都离不开PLC技术。PLC技术的应用提升了电气控制效率，为企业创造了更大的生产效益。
2 自动化控制系统简介
自动化控制系统控制过程可分成闭环控制系统和开环控制系统。前者又叫做反馈控制系统，也就是通过输出量和期望值之间的差距来实施控制，后者又叫做顺序控制系统，由检测元件、执行机构以及被控对象所构成，广泛应用于化工、机械等领域。从给定信号上来看，自动化控制系统又可分为程序控制系统、随动控制系统和恒值控制系统。自动化控制系统应用范围也从机械和化工等领域扩展到了医学、生态学等领域，不仅对整体社会的发展具有极大推动作用，而且对于社会组织机构以及个人均有一定影响。
3 PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用
3.1 PLC 自动控制系统的工作流程控制
PLC 自动控制系统的正常运行需要一些系统的帮助，这类系统有个好处，就是拥有固定的接口，它和通信协议结合起来，能够很好的进行网络数据连接，更好的进行监控，让各个环节都能最大程度发挥其应有的作用。它拥有众多的子程序，且各个系统都独立运行，独立起到控制作用。在这中间处于第一个环节的格栅系统非常重要，控制着格栅机组、声波液位计和螺旋输送机等机器，这样做，可以很好的进行相关的操作与控制。位于第二个环节的提升泵也是关键的步骤，它可以根据液位的变化来自行控制其运行。与此同时，它还有备用系统，这使得系统在故障时还可以自行工作，不受外部环境的干扰。处于第三级的旋流沉砂系统与之前不同，主要控制搅拌器等等，而这些机器的正常运行离不开工程师来的设置，包括其固定运转时间设置，以此确保其自主运行工作。
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3.2 加药加氯自动化系统控制设计
加药自动化系统控制设计主要是为了控制药剂消耗，在自来水厂中主要是对聚合氯化铝的投入进行控制。想要实现这一环节的节能降耗，就要利用系统精确计算氯化铝加入的量，并通过自动化控制系统对氯化铝加药计量泵的投入速度进行计算和控制。在计算氯化铝投加泵的速度时，可根据额定投加流量、手动冲程、聚合氯化铝的浓度、投加量以及沉淀池的进水流量等来进行计算设定。关于自来水厂的加氯系统，其加氯消毒站是由气源系统、真空加氯系统、压力水供应系统以及电气、控制检测仪表系统和氯气泄漏检测与安全防护系统组成。在消毒站程序设计中，主要分为前加氯控制设计和后加氯控制设计。前加氯控制设计时为了防止藻类以及胶体的破坏，在设计控制时要预备两台前加氯机，加氯机要根据原水流量的比例进行投加，如果一台前加氯机出现故障，则系统自动切换到另一台前加氯机上。后加氯机是为了保证出厂水中氯的含量，目的是对清水池和出厂水管道进行消毒。后加氯机的控制设计是综合流量主控制量和出厂水中余氯量来进行控制，在设计时也要预备两台后加氯机。
3.3 送水泵站自动化控制设计
送水泵站和取水泵站一样，也是由两台变频泵和两台定速泵组成，其中至少要保证一台变频泵运行，且将运行的变频泵设为变频组，而另一台备用的变频泵和两台定速泵设为定速组。当运行的变频泵运行时间截止时，系统自动切换到另一台变频泵上运行。关于变频泵的频率调整则要根据出水厂压力的设定值来增减，用户可以设定的压力值和送水管道实际的压力值来计算调整，如果管道的压力要小于用户设定压力值时，则自动化控制系统增加变频泵的频率，如果管道压力值要大于用户设定压力值时，则系统相应地减少变频泵的频率。至于定速泵开启的数量，与取水泵站一样，也是根据变频泵的频率来调整。先设定两个值，分别是启动一台定速泵时变频泵的频率和停止一台定速泵时变频泵的频率。当变频泵运行频率要大于等于第一个限定值时，且有一台定速泵可用时则启动定速泵，若变频泵运行频率要低于第二个限定值时，且至少有一台定速泵保持运行时则停止另一台定速泵。
3.4 沉淀池排泥系统自动化控制设计
自来水厂的沉淀池排泥系统由排泥阀和排泥车构成，在自动化控制设计时主要是基于排泥阀和排泥车的控制。沉淀池中通过排泥阀进行合理的排泥工程，为达到节能降耗的效果，对排水量进行有效控制，系统需要合理设置排泥的周期和排泥阀门开启时间。在设置时用户可以根据实际情况，如原水质条件设定排泥周期，安排排泥时间，并根据平流沉淀池的情况设置排泥阀的开启时间。如果泥量较大，则阀门开启时间长一点；如果泥量小，则阀门开启时间短一点。此外，自来水厂的沉淀池一般较长，根据沉淀池中的沉泥规律，从进水端到出水端，泥的量和厚度是由多到少、由厚到浅的。所以，排泥车在沉淀池中排泥时，一要达到排泥效果，二要控制水量。为了实现节能降耗，排泥车如果使用的是变速排泥电车，则该电车在进水端口应慢速前行，在出水端口则要快速前行。如果排泥车使用的是定速电车，则可以先从进水端前行到沉淀池的 1/3 处，然后再退回到进水端，最后再次从进水端一直前行到出水端口排泥。
结束语
自动化控制系统运用于自来水厂中，可以有效提高节能降耗效率，所以自来水厂应非常重视自动化控制系统的应用与推广。利用自动化控制系统可实现对自来水厂制水工艺中取水、制备加药、沉淀排泥和送水各个环节中电能、药剂量、水量等的控制，减少能耗，提高工作效率，改善自来水厂的运营管理水平，提高水质，在自来水公司实现经济效益的同时，也实现了社会效益，满足了广大人民群众的生活、工作需要。
参考文献：
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[3] 谭棠丽. PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J]. 中国新技术新产品，2016，02：18.
论文作者:乌娜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/30
标签：自来水厂论文; 系统论文; 控制系统论文; 节能降耗论文; 加氯论文; 自动化控制系统论文; 自动化控制论文; 《防护工程》2018年第15期论文;