关键词：PLC；自来水厂；自动化系统
引言：自来水是我国城镇建设过程中非常重要的一项资源，其作用明显。对于城镇居民而言，他们不管是在生活还是生产上，都离不开自来水的供给。自来水厂承载着自来水供应的任务，主要就是对水质进行沉淀，过滤，起到一个净化水质的作用，确保供水系统的稳定运行。伴随着时代的进步与发展，自动化控制计划广泛应用于自来水厂工作过程中。立足于PLC在自来水厂自动化控制技术中的有效应用，给自来水的整个生产过程提供了切实可靠的，稳定的运行保证，与此同时也有效降低了运行的费用成本，生产效率得到了巨大提升。
1. 自来水厂自动控制系统
1.1水厂生产工艺
对于自来水生产的这一个过程，每一个水厂都必须要根据各自的具体情况去展开。就好比取水质，供水量，都存在一定的差异，在生产的设备上面也有所不同。但是，从整体上来讲，生产工艺和基本的流程都是差不多的。生产工艺主要就是涵盖了取水，加药，沉淀，过滤，加氯送入管网这几个步骤。
首先，使用大型的，并联的离心泵进行取水工作，把水源地的水进行加压处理，运输到取水管网里面去。在反应池里面放入适当的药剂，主要就是为了混凝和完成一开始的消毒工作。通过混凝和化学沉淀处理，把原水里面的重金属离子，胶体颗粒，部分有机物等有害人体的物质进行初步的凝絮，沉淀处理。在完成以后，就加入清水到过滤池里面去进行下一步的处理工作。污泥水通过增加泵送入污泥处理车间，进一步净化和无害化处理之后进行排放。在整个水处理的过程之中，这一个过程就是去除水里面悬浮物的关键，对确保水质量有着深远意义，清水在滤池里面进一步进行过滤工作，把过滤后的清水送入到清水池里面去，加入氯进行消毒工作，然后加压送入到管网里面去。滤池要定期进行反冲洗工作，反冲洗废水也需要进行无害化处理过后，才可以进行排放工作。
1.2水厂控制系统的组成
水厂的生产系统有5个工作站。系统采用DCS控制系统，主要涵盖原水提升增压，沉淀，加药，沉淀，送水几个模块。为了后期的控制和维护更加方便，给每一个沉淀池配备了单独的PLC控制台。整个系统使用总线和中控室通讯。与此同时，为了方便现场的控制，还要在每一个工作模块上配备一个触摸屏，这样巡检工作人员的工作就会更加方便。
为了监控和管理工作更加方便，在集中控制中心配备两台工作站，通过组态构建和PLC通信，对各个模块的实际工作情况展开实时监控，依照实际产生的数据和调度的需要，对每一个模块展开有效的控制。可视化操作的人机界面非常实用，能够实时对每一个设备的工作实际状态进行显示，在第一时间对历史数据进行记录，还有报警功能。在整个PLC控制系统里面，控制跟通讯基本上都已经实现了自动化的要求，这无疑就是给水厂的高效运作打下了坚实的基础。
1.3自来水厂控制系统存在的一些问题
在国内很多的自来水厂都没有真正做到自动化。主要就是因为国内自来水厂的生产工艺和管理水平不够，自动化运行在一定程度上受到了操作人员的主观影响，使得一些原本应该自动化的工序，改为手动操作，使得自动化控制资源浪费的情况发生。因为技术上的限制，国内自动化控制系统的设备都是需要从国外进口的，产品之间的兼容跟通讯出现问题的几率增加，给自动化生产的进程带来了限制。国内自来水厂自动化设计和改革的这一个过程之中，并没有将自动化的优势和作用有效展示出来。
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2. 水厂供水系统PLC控制系统设计
供水系统是自来水厂自动化控制系统过程中的一个关键的部分，在确保城市供水管网供水平衡，水压稳定的同时，也起到了恒定流量和扬程的作用。在确保人们用水水压的同时，也确保了水压稳定在管网额定压力以下的稳定数值，防止管网因为压力太大出现爆裂的情况发生。所以，进取水厂供水系统进行PLC系统的设计，给自来水厂的自动化生产系统PLC设计以及优化提供了前提条件。
2.1控制方案设计
依照城市管网供水系统用水的特点，为了满足供水的基本需要，自来水厂的供水系统一般都是分布式。整个系统一般包含三个层次：设备层，控制层，监管层。在这之中，设备层包含的是变频器，流量，液位，压力传感器等各种类型的开关；控制层扮演着供水系统的关键组成部分，选用PLC当做是控制设备，达到对现场I/0设备的有效控制。通过现场总线和设备的连接，把每一个设备输入的信号进行运算以后输出控制信号，进而实现相关的控制需要。与此同时，PLC通过现场总线和上位机的通讯。因为上位机良好的人机界面优势，能够对系统展开监控和数据记录方面的工作。
2.2控制系统硬件的设计
依照城市管网用水的特点，一般供水系统都是使用恒压变量的供水系统。这一个系统需要对数字量信号做出输入或者是输出工作，完成模拟量信号的采集工作。就好比水压，流量，液位等测试信号就都是属于模拟量信号，需要输入PLC进行A/D转换以后，在上位机进行显示记录。为此，在对系统的硬件进行设计的时候，一定要预留模拟量I/0接口。
水泵变频控制系统一般都是使用西门子旗下的PLC去完成，主机是315-2DP模块。变频器是M4系列的，依照水泵对变频提出的具体要求，使用适合范围比较广的MM440变频器，对水泵电机展开变频控制。通过PWM的方式去运行，可以利用数字量去对模拟量进行有效控制，这对减少成本，提升设备使用年限有积极性的作用。通过对模拟量信号的支持，能够直接采集模拟量信号，对电机的转速进行精准计算。
2.3控制系统软件设计
依照设计，供水系统采用的是一台变频器控制三台机组的形式。在运行的整个过程之中，按照管网的实际需要，通过控制水泵的形式，对管网的流量和压力进行调节。整个系统都是使用PID控制的原理，首先PLC把传感器反馈的信号进行对比，通过PID控制运算，把结果输送到变频器里面去。通过变频器去控制水泵水泵的增加以及减小工作，完成管网流量上的调节工作。与此同时，为了后期的检修和维护工作更加方便一些，系统必须要定期依照相关的要求进行倒泵工作，在实际的操作过程当中，为了编程更加的方便一些，可以把变频程序进行单独编辑处理，实际运用的时候只需要对功能模块调用就能够达到控制这一目的。
结束语：伴随着时代的不断发展和进步，国内城镇化建设不断深入，这无疑就是给自来水厂的自动化控制提出了更高，更严格的要求。自来水供应必须要确保连续性和不间断性。PLC技术在自来水自动化控制过程中的应用非常广泛，对提升自来水的质量以及优化有着积极性的作用。为了确保整个系统能够平稳的运行，必须要对系统的每一个环节进行控制，将PLC的性能充分发挥出来，给供水的安全、连续、稳定提供切实的保障。
参考文献：
[1]曾德鹏.PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用[J].现代物业(中旬刊),2018(04):32.
[2]周晨涛.PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用[J].现代制造技术与装备,2017(02):167-168.
[3]李海波.PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用[J].中国新技术新产品,2012(24):104.
[4]王开春.PLC在自来水厂自动化系统中的应用[J].农家之友(理论版),2008(04):70-71.
论文作者:汪浩,
论文发表刊物:《城镇建设》2019年 24期
论文发表时间:2020/3/4
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